[发明专利]水热氧解耦催化剂、制备方法和应用

说明书

本公开提供了一种水热氧解耦催化剂、制备方法和应用，该催化剂的制备方法包括：步骤S1：采用溶胶‑凝胶法得到第一催化剂Cu–α‑Fesubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;·α‑MoOsubgt;3/subgt;；步骤S2：对第一催化剂Cu–α‑Fesubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;·α‑MoOsubgt;3/subgt;进行热氢化处理，得到热氢化的Cu–α‑Fesubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;·α‑MoOsubgt;3/subgt;催化剂。该方法制备的水热氧解耦催化剂的分子式如下：Cu–α‑Fesubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;·α‑MoOsubgt;3/subgt;，α‑MoOsubgt;3/subgt;是水相重整催化剂的主要成分，并掺杂了有利于水氧化的α‑Fesubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;和具有氧解耦性能的Cu，其中，Cu在催化剂中的存在方式包括CuO和Cusubgt;2/subgt;O；以及α‑MoOsubgt;3/subgt;的质量分数占比70％～75％，α‑Fesubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;的质量分数占比20％～22％，Cu质量分数占比3～10％。该水热氧解耦催化剂可以用于处理有机废水，其中，有机废水包括沼液。基于勒夏特列原理，促进反应持续正向进行，利于有机物消耗，实现沼液中有机物的去除。本公开提供的催化剂制备方法简单、成本低。

技术领域

本公开属于催化剂制备领域，尤其涉及一种水热氧解耦催化剂、制备方法和应用。

背景技术

有机固废包括农业废弃物(禽畜粪便、秸秆、废弃蔬果)、餐厨余垃圾、市政污泥等，可通过厌氧发酵资源化利用的方法产生生物天然气和有机肥。在国家的推动下，有机固废沼气化应用得到了极大的发展，但随着沼气工程规模与数量的不断增长，同时也产生了大量的沼液处理问题。目前，用作有机肥(沼肥)是沼液比较简单便捷的处置与利用方法，但在实际沼气工程应用中存在一些问题，例如：沼肥产量大、储运成本高、供需匹配难，沼液农用的作用机理尚不明确，养分含量不能保证，还田设备不够专业，后续处理和最终利用并不能得到有效的保障。上述因素使得沼液的传统肥料化途径受到严重限制。为此，开发和优化现有技术用于沼液的无害化处理与资源化利用，从而改进或替代原有的传统沼肥施用技术是亟需解决的问题。

水相重整法是一种新型的制氢的方法，生物质或生物质废弃物中的碳水化合物在催化剂参与下，在227℃左右的温度发生水相重整反应即可得到氢气。与此同时，因反应体系为水相，可避免产生一些副反应，在热力学上更有利于水气变换反应发生，这为沼液处理和利用提供了一个新思路。虽然水相重整技术已经应用于啤酒废水、乳酪乳清和果汁废水处理与产氢利用研究，但是对于沼液的研究却甚少，而且沼液的成分较为复杂，难以构建高效和廉价的催化剂，限制了沼液水相重整处理技术的发展。

发明内容

针对上述技术问题，本公开提供了一种水热氧解耦催化剂、制备方法和应用，以期至少部分地解决上述技术问题。

为了解决上述技术问题，作为本公开的一个方面，提供了一种水热氧解耦催化剂的制备方法，包括：步骤S1：采用溶胶-凝胶法得到第一催化剂Cu–α-Fe₂O₃·α-MoO₃；步骤S2：对上述第一催化剂Cu–α-Fe₂O₃·α-MoO₃进行热氢化处理，得到热氢化的Cu–α-Fe₂O₃·α-MoO₃催化剂。

在其中一个实施例中，上述步骤S1包括：

S1.1、将水溶性的Cu盐、Fe盐、Mo盐前驱体和烷基磺酸钠表面活性剂用水溶解，得到Cu-Fe-Mo-Na混合溶液；

S1.2、向上述Cu-Fe-Mo-Na混合溶液中依次加入柠檬酸、乙二醇并加热搅拌，得到第一溶液；

S1.3、向上述第一溶液中加入氨水调节pH并继续加热搅拌，形成凝胶；