【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂制备，涉及一种镍钛复合催化剂的制备方法及其应用。
技术介绍
1、过去两个世纪以来，人口增长、城市化、现代化和工业化，社会经济和科学的发展增加了全球能源需求。被称为化石燃料的原油、煤炭和天然气是世界一次性能源的主要能源(占比85％)。这种对化石燃料的高度依赖伴随着大量的人为温室气体排放到大气中，主要是以二氧化碳(co2)的形式排放。它引起了全球变暖、气候变化以及其他各种相关的环境问题，包括酸雨、极端天气事件、食物分配不平衡、营养失调以及鸟类和动物的大规模迁徙。根据最近的科学报告，从1750年到2011年，大气中的co2增加了40％，且大气中的co2可以持续100年到1万年。考虑到大气中co2浓度上升的危害性，进行co2的去除或转化迫在眉睫。
2、将co2转化为附加值产品或太阳能燃料是一种一石二鸟的策略，然而由于co2的动力学惰性和较高的热力学能垒，实现co2的活化及高选择性转化为目标产物仍存在较大的困难和挑战。通常采用热催化法对co2进行转化是有效的，但需要较高的温度(150-500℃)和压力，能耗巨大。利用太阳能作为驱动力进行光热还原二氧化碳是一个重要而有吸引力的研究领域。通过光热转换和光诱导电子促进反应，光热催化常常具有比热催化更高的催化活性和更温和的条件，此外参与催化的光激发电子还有可能改变反应途径，提升特定产物的选择性。负载型金属催化剂常应用于催化co2加氢的催化剂，其构建策略通常是将对氢解离能力强的贵金属pt、ru等或者ni、co、cu等高分散地负载在载体(如tio2、ceo2)表面作为活
技术实现思路
1、为了改善上述技术问题，本专利技术提供一种镍钛复合催化剂的制备方法，所述方法包括：
2、(1)将tio2在还原气体存在下焙烧，得到中间体；
3、(2)将步骤(1)的中间体与ni前驱体溶液混合加热，在还原气体存在下焙烧，制备得到所述镍钛复合催化剂。
4、根据本专利技术的实施方案，步骤(1)中，所述tio2的晶型可以选自锐钛矿型、金红石型、板钛矿型中的至少一种，示例性地，所述tio2为锐钛矿型tio2。
5、优选地，所述tio2可以选自亲水性tio2、亲油性tio2中的至少一种。
6、根据本专利技术的实施方案，步骤(1)中，所述tio2的平均粒径为5-1000nm，优选为5～200nm，示例性的为5nm、20nm、25nm、40nm、60nm、80nm、100nm、200nm。
7、根据本专利技术的实施方案，步骤(1)中，所述还原气体含有h2，还可以含有n2、ar、he等惰性气氛气体中的至少一种。其中h2体积比例≥10％，优选20～100％，更优选40～100％。
8、根据本专利技术的实施方案，步骤(1)中，所述还原气体的流量为10-100ml/min，优选为20-50ml/min。
9、根据本专利技术的实施方案，步骤(1)中，所述焙烧的温度为200～700℃，优选为400～500℃；焙烧的时间为1～12h，优选2～6h。所述焙烧时的升温速率为1-10℃/min，优选为2-5℃/min，例如3℃/min。
10、根据本专利技术的实施方案，步骤(2)中，所述的ni前驱体选自硝酸镍(ni(no3)2·6h2o)、氯化镍(nicl2·6h2o)、乙酸镍(ni(ch3coo)2)中的至少一种，优选为硝酸镍。
11、根据本专利技术的实施方案，步骤(2)中，所述还原气体中含有h2，还可以含有n2、ar、he等惰性气氛气体中的至少一种。其中h2体积比例≧10％，优选20～100％，更优选40～100％。
12、根据本专利技术的实施方案，步骤(2)中，所述焙烧的温度为200～700℃，优选为400～500℃；焙烧的时间为1～12h，优选2～6h。
13、根据本专利技术的实施方案，步骤(2)中，所述还原气体的流量为10-100ml/min，优选为20-50ml/min；所述焙烧时的升温速率为1-10℃/min，优选为2-5℃/min，例如3℃/min。
14、根据本专利技术的实施方案，步骤(2)中，所述ni前驱体溶液是将ni前驱体溶于水中。本专利技术中，对水的含量不作特别限定，以使各原料能够溶于水中即可。
15、根据本专利技术的实施方案，步骤(2)中，所述ni前驱体中ni的含量为tio2的2～50wt％，优选5～30wt％，更优选5～20wt％。
16、根据本专利技术的实施方案，步骤(2)中，所述加热的温度为60～150℃，优选为70～100℃，加热的时间为4～24h，优选为8～20h。
17、本专利技术还提供上述方法制备的镍钛复合催化剂。本专利技术还提供所述镍钛复合催化剂在催化co2加氢反应中的应用。
18、优选地，所述催化为光热催化；更优选地，所述光热催化是通过所述镍钛催化剂吸收可见光、红外光和紫外光中的至少一种的光能，将吸收的光能转化为热能，进而进行催化co2加氢反应。
19、进一步地，所述光热催化使用的入射光强度可以为0.1-100w/cm2，示例性地，入射强度可以为5.0w/cm2、10.0w/cm2、12.0w/cm2、13.0w/cm2。反应压力为常压；原料气中h2与co2的摩尔比为0.5～6，优选2～4；气体体积空速3000～200000mlgcat-1h-1，优选50000～150000mlgcat-1h-1。
20、本专利技术通过改变镍钛复合催化剂中载体tio2的粒径，可有效调控二氧化碳加氢反应的产物选择性，tio2为小粒径(5～30nm)时，反应的碳基产物高选择性产ch4；tio2为大粒径(100～200nm)时反应的碳基产物高选择性产co；粒径在40～60nm之间时，产物中同时存在ch4和co，且产物中ch4与co的选择性可通过还原预处理的tio2催化剂载体的粒径进行有效调控。本专利技术所述的催化剂中，tio2载体负载金属ni活性组分后具有大大提升的光吸收能力和光热转换能力，且该催化剂具有较好的稳定性能。
21、本专利技术的有益效果：
22、本专利技术提供的催化剂制备方法，原料易得、工艺简单、易于产业化。通过改变tio2载体的粒径大小，可有效调节金属ni/tio2间的相互作用，进而调变ni/tio2光生电荷分离效率，最终实现调节二氧化碳加氢反应产物的选择性。本专利技术的催化剂无需外来加热装置就可以实现光热转换，镍钛复合催化剂能够在全光谱下实现很强的光吸收。本专利技术的催化剂将吸收的光能转化为热能，无需使用外部加热装置就可以实现高效co2加氢转化。本专利技术的催化剂在经过长时间的催化实验后，仍保持高效的催化活性和稳定性。
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1.一种镍钛复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述TiO2的晶型选自锐钛矿型、金红石型、板钛矿型中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述还原气体含有H2，还含有N2、Ar、He惰性气氛气体中的至少一种，其中H2体积比例≥10％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的Ni前驱体选自硝酸镍、氯化镍、乙酸镍中的至少一种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述焙烧的温度为200～700℃，焙烧的时间为1～12h。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述还原气体的流量为10-100mL/min，所述焙烧时的升温速率为1-10℃/min。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述Ni前驱体溶液是将Ni前驱体溶于水中。
8.权利要求1-7任一项所述的方法制备的镍钛复合催化
9.权利要求18所述的镍钛复合催化剂在催化CO2加氢反应中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述催化为光热催化；优选地，所述光热催化是通过所述镍钛催化剂吸收可见光、红外光和紫外光中的至少一种的光能，将吸收的光能转化为热能，进而进行催化CO2加氢反应。
...【技术特征摘要】
1.一种镍钛复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述tio2的晶型选自锐钛矿型、金红石型、板钛矿型中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述还原气体含有h2，还含有n2、ar、he惰性气氛气体中的至少一种，其中h2体积比例≥10％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的ni前驱体选自硝酸镍、氯化镍、乙酸镍中的至少一种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述焙烧的温度为200～700℃，焙烧的时间为1～12h。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：贾宏鹏，李强，
申请(专利权)人：中国科学院城市环境研究所，
类型：发明
国别省市：
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