[发明专利]太阳能聚光催化甲烷干重整催化剂及其制备方法与用途

说明书

本发明公开了一种太阳能聚光催化甲烷干重整催化剂及其制备方法与用途，制备方法包括采用六水硝酸锌与乙二酸制备得到氧化锌；对氧化锌老化处理，水洗，干燥，煅烧，得到氧化锌粉末；将氧化锌粉末浸渍于镍盐溶液中，干燥，煅烧，得到催化剂。得到的催化剂。制备过程简单，反应条件温和，得到的Ni‑ZnO催化剂价格低廉；可应用于低温下太阳能聚光催化甲烷干重整催化转化反应，可将H₂/CO的比值稳定在0.8～1.1之间，具有优异的催化效果，具有优异的商业应用前景。

技术领域

本发明涉及化工催化技术领域，具体涉及一种太阳能聚光催化甲烷干重整催化剂及其制备方法与用途。

背景技术

能源是人类社会发展的物质基础，在经济全球化发展和工业现代化革新的大背景下，能源需求呈现逐渐增长的趋势。能源问题一直被世界各国所重视。从全球能源供给结构看，可再生低碳的新能源(太阳能，风能，生物质能和核能)供应量增速远快于传统能源的增速。其中，辐照全球的太阳光能跨越地域限制，无需开采和运输。基于此，环境友好型的清洁能源-太阳能的开发和利用具有重要的战略意义。

近年来，光热协同催化已经被证明是传统热催化的一种潜在替代方法。太阳能聚光催化转化技术主要利用聚集太阳光提供的光效应和热效应，通过光热耦合克服单纯高温的热化学过程中高的能量消耗，能够高效驱动催化反应，是当前新型催化技术的研究焦点，在能源和环境领域占据着重要价值，而催化剂是实现高效率太阳能聚光催化转化的核心之一。

根据国际能源署(IEA)2020年的报告，全球于能源相关的二氧化碳(CO₂)排放量稳定为33Gt，而甲烷也是一种温室气体，其温室效应是二氧化碳的12倍。因此，有人研究将Rh/SrTiO₃用于甲烷干重整(CH₄+CO₂)反应，催化剂在紫外光条件下有效增强甲烷重整反应过程，整个反应不需要额外的加热设备，实现在较低温度下催化活性。此后，有人研究将Rh/TaOH用于可见光催化甲烷干重整反应，同样实现了催化剂的低温活性。但是这些催化剂均是以贵金属负载型为主，均是采用贵金属铑(Rh)，工业化潜力值不高。

因此，开发制备一种低成本的可应用于太阳能聚光甲烷干重整反应的催化剂，提高催化剂的工业化潜力值很有必要。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种太阳能聚光催化甲烷干重整催化剂及其制备方法与用途，解决现有的用于甲烷干重整的催化剂的制备成本高、反应能耗高、工业化潜力值不高的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明的第一个目的在于提供一种太阳能聚光催化甲烷干重整催化剂的制备方法，包括：

(1)采用六水硝酸锌与乙二酸制备得到氧化锌；

(2)对氧化锌老化处理，水洗，干燥，煅烧，得到氧化锌粉末；

(3)将氧化锌粉末浸渍于镍盐溶液中，干燥，煅烧，得到催化剂。

可选地，所述制备氧化锌的过程包括：将溶解有乙二酸的溶液B滴入溶解有六水硝酸锌的溶液A中，恒温搅拌至产生乳白色沉淀。

可选地，将六水硝酸锌与水按照(0.42～6.0)g：(70～100)mL的用量比配制得到溶液A；

将乙二酸与水按照(0.25～3.2)g：(70～100)mL的用量比配制得到溶液B；

所述溶液B与溶液A的体积比为1：1。

可选地，所述溶液B向溶液A中的滴加速率为32滴/min；

恒温搅拌的温度为35℃，搅拌速率为250r/min。

可选地，步骤(2)中所述制备氧化锌粉末的过程包括：