[发明专利]一种铜基氧载体前驱体的制备方法

说明书

本发明公开了一种铜基氧载体前驱体的制备方法，属于催化材料技术领域。铜基氧载体前驱体的制备方法，包括以下步骤：在TiO₂‑Al₂O₃核壳结构模板悬浊液中加入增稠剂升温后，加入络合剂进行络合反应，加入铜盐搅拌反应，得到胶状前驱体，经干燥、煅烧后得到所述铜基氧载体前驱体。本发明制备得到的铜基氧载体前驱体中，CuO质量分数为77.5％，TiO₂质量分数为5％，Al₂O₃质量分数为17.5％。本发明具有高分散度，催化剂机械强度高和抗烧结性能力强，催化剂反应活性高，具有良好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及催化材料技术领域，特别是涉及一种铜基氧载体前驱体的制备方法。

背景技术

温室效应，又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表受热后向外放出的大量长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的温室效应也随之增强，其引发了一系列问题，如大多数极端天气事件，全球气温的升高使南北两极的冰川融化，海平面上升，引发海啸、台风和酷暑，冬季气候异常寒冷，极端天气多。因此，减少二氧化碳的排放是解决以上问题的关键手段。

化学链燃烧(CLC)技术于1983年由德国科学家Richter等首次提出，认为其具有比传统燃烧方式更高的能量利用效率，之后人们发现该中燃烧方式天生具有CO₂富集的特点，而对温室气体的广泛关注促使化学链燃烧技术在20世纪90年代开始飞速发展。基于循环氧载体的化学链燃烧技术是一个基于(近)零排放理念的先进发展方向，是通过燃料与空气不直接接触的无火焰化学反应来释放能量，打破了传统的火焰燃烧概念，开拓了回收CO₂的新途径。它不再直接使用空气中的氧分子，而是使用氧载体中的活性晶格氧来完成燃料的间接燃烧过程。

现有技术中采用的氧载体主要是铜基氧载体，且铜基氧载体被认为是最具有发展潜力的选择之一，然而铜的熔点较低极易烧结，为了增强铜基氧载体的机械强度和改善抗烧结性能，一般通过一定的制备工艺将活性成CuO分散负载于惰性载体上，TiO₂作为惰性载体材料的铜基氧载体颗粒较易烧，Al₂O₃具有熔点高、机械强度高、抗烧结和价格低廉等优点，是一种应用非常广泛的惰性载体材料，但若用其作为铜基氧载体的惰性载体，CuO易与Al₂O₃反应生成活性较差的CuAl₂O₄，从而导致活性成分的减少和反应活性的降低。而溶胶-凝胶法的优点是条件温和、能耗较低、流程简单、反应时间短。与共沉淀法相比，产物粒度分布更均匀且粒径较小，可制备超细粒径(10～100nm)、化学组成及形貌均匀的多种单一或复合氧化物粉体。该法已成为一种重要的超细粉的制备方法，从而广泛应用于制备复合材料、薄膜、精细陶瓷等，但是该方法也存在一些缺点，如在干燥过程中会逸出许多气体和有机物并产生收缩，在合成干凝胶过程中凝胶容易开裂，出现粉体团聚等现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种铜基氧载体前驱体的制备方法，通过自组装模板燃烧法和溶胶-凝胶法相结合制备得到铜基氧载体前驱体，制备得到的铜基氧载体前驱体催化剂更加均匀，在制备过程中实现了活性金属与TiO₂和Al₂O₃的均匀混合，促进活性金属的分散。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明的技术方案之一：一种铜基氧载体前驱体的制备方法，包括以下步骤：在TiO₂-Al₂O₃核壳结构模板悬浊液中加入增稠剂升温后，加入铜盐搅拌反应，得到胶状前驱体，经干燥、煅烧后得到所述铜基氧载体前驱体。