[发明专利]基于钙钛矿前体原位还原的光热催化剂及制备方法和应用

说明书

本公开提供了一种基于钙钛矿前体原位还原的光热催化剂及制备方法和应用。该光热催化剂的分子式如下：Ni/LaMn_1‑xNi_xO₃/La₂O₃，由钙钛矿前体LaMn_0.4Ni_0.6O_3‑δ原位还原制备，其中0x0.6，δ为氧空位。制备该光热催化剂的方法，包括：步骤S1：将La、Mn和Ni的水溶性含氧酸盐溶解于水中，得到含有La‑Mn‑Ni的混合溶液；步骤S2：向La‑Mn‑Ni的混合溶液中加入络合剂，并加热搅拌至凝胶状；步骤S3：将凝胶烘干，然后煅烧，得到钙钛矿前体LaMn_0.4Ni_0.6O_3‑δ；步骤S4：钙钛矿前体LaMn_0.4Ni_0.6O_3‑δ作为焦油光热蒸汽重整的催化剂，与焦油光热蒸汽重整过程中的产物H₂和CO相作用，将钙钛矿前体LaMn_0.4Ni_0.6O_3‑δ原位还原成Ni/LaMn_1‑xNi_xO₃/La₂O₃光热催化剂。

技术领域

本公开属于光热催化剂制备和生物质焦油光热催化转化领域，尤其涉及一种基于钙钛矿前体原位还原的光热催化剂及制备方法和应用。

背景技术

化石燃料的燃烧引发了日益严峻的环境问题。生物质是在煤、石油、天然气之后的世界第四大能源。预计几年之后，生物质能提供14％的全球能源消耗量。气化能将生物质转化为气体燃料，是一种十分具有前景的生物质能源利用技术，然而焦油副产物的生成会导致化学能损失和气化总能量效率降低，以及焦油的产生会堵塞并腐蚀管道和下游设备。这严重阻碍了生物质气化技术的工业化应用。

蒸汽重整法能在高效脱除焦油的同时，将焦油转化为H₂和CO等还原性气体，从而提高合成气品质，是一种十分具有潜力的脱焦技术。然而蒸汽重整作为吸热过程，反应温度较高(600-900℃)。传统热催化脱焦技术存在高温引发的高能耗和催化剂烧结/积碳问题，对设备性能提出了严苛的要求并影响催化系统的有效稳定运行，也制约着热催化脱焦技术的推广。为了实现生物质气化技术产业化推广，开发新型、高效、实用的新型焦油脱除方法及高效催化剂是研究解决的问题的关键。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本公开提供了一种基于钙钛矿前体原位还原的光热催化剂及制备方法和应用，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，提供了一种基于钙钛矿前体原位还原的光热催化剂，上述光热催化剂的分子式如下：Ni/LaMn_1-xNi_xO₃/La₂O₃，其中，上述光热催化剂Ni/LaMn_1-xNi_xO₃/La₂O₃是由钙钛矿前体LaMn_0.4Ni_0.6O_3-δ原位还原制备，其中0x0.6，δ为氧空位。

在其中一个实施例中，上述光热催化剂具有Ni活性位点和活性氧物种。

作为本公开的另一个方面，还提供了一种制备基于钙钛矿前体原位还原的光热催化剂的方法，包括：

步骤S1：将La、Mn和Ni的水溶性含氧酸盐溶解于水中，得到含有La-Mn-Ni的混合溶液；

步骤S2：向上述La-Mn-Ni的混合溶液中加入络合剂，并加热搅拌至凝胶状；