[发明专利]一种基于SmMnO3

说明书

本发明公开了一种基于SmMnO₃钙钛矿的CO₂热化学转化材料制备方法和应用。属于复合材料制备技术领域，所述方法将金属前驱体和一水合柠檬酸按1：1.5的摩尔比混合后加入100ml的去离子水，在90℃下水浴3h形成湿凝胶，然后在120℃下干燥24h，最后在1400℃下煅烧6h，得到所述复合催化剂Sm_0.6Ca_0.4Mn_1‑xAl_xO₃；将该复合催化剂应用于太阳能驱动CO₂转化的功能。本发明的复合催化剂颗粒具有良好的热催化性能和光谱吸收特性，既能在长时间的循环实验中保持稳定的催化活性，以保证反应能够长期高效的运行；又能够提高催化剂对于太阳光子的捕获能力，并为后续的光热耦合反应提供理论上的指导。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，涉及一种两步法二氧化碳转换材料的制备方法，具体的，是涉及一种基于SmMnO₃钙钛矿的CO₂热化学转化材料制备方法和应用。

背景技术

能源是人类赖以生存和文明发展的重要物质基础，每次人类文明的重大进步都离不开能源利用技术的变革。随着世界人口急剧增加以及人们生活水平提高，人类对能源的需求持续增加。传统化石能源的大规模开采和使用不仅对生态环境带来了严重威胁，如气候变暖、环境污染等，面临着日趋枯竭的问题。能源短缺和环境污染已成为制约人类社会和经济活动可持续发展的关键因素，因此开发清洁无污染的可再生能源已成为全球共识。虽然二氧化碳在高温下可直接分解成一氧化碳和氧气，但热力学计算结果表明，当温度升高至2800℃左右时，二氧化碳分解反应的吉布斯自由能才为零，而超高温环境需求对聚光系统设计、高温气体分离、耐高温材料制备、系统安全性等都提出了严峻挑战。两步热化学循环体系通过加入不同的中间介质，可以使二氧化碳转化成燃料能够在较低的温度下完成，主要步骤为：首先金属氧化物在聚光太阳能产生的高温下吸收热量，被还原成金属单质或低价氧化物并释放出氧气；随后金属单质或低价金属氧化物在较低温度下被二氧化碳氧化放出部分热量，同时产生一氧化碳。然而，在进行两步法反应时，所采用的催化剂大都面临着第一步还原温度较高，一氧化碳的产量较低以及循环稳定性差等问题，因此需要筛选并制备合适的催化剂目前仍面临这挑战。

发明内容

发明目的：本发明的目的是克服了现有技术存在的不足之处，提供了一种基于SmMnO₃钙钛矿的CO₂热化学转化材料制备方法，该催化剂颗粒具有在高温下将二氧化碳转化为一氧化碳的特性，并且该催化剂能够在第一步反应中失去氧原子形成氧空位，并在较低的温度下进行第二步反应，即与二氧化碳反应生成一氧化碳，实现二氧化碳高温热化学转化，以减少大气中的二氧化碳排放。

本发明的另一目的是提供了一种基于SmMnO₃钙钛矿的CO₂热化学转化材料制备方法在太阳能用于驱动CO₂转化中进行催化性能的应用。

技术方案：本发明所述的一种基于SmMnO₃钙钛矿的CO₂热化学转化材料制备方法，

选用六水合硝酸钐、四水合硝酸钙、四水合乙酸锰及九水合硝酸铝作为金属前驱体，选用一水合柠檬酸作为络合剂，通过采用溶胶凝胶法最终制得复合催化剂Sm_0.6Ca_0.4Mn_1-xAl_xO₃；

其中，所述x的取值是0、0.2、0.4、0.6及0.8。

进一步的，所述包含有六水合硝酸钐、四水合硝酸钙、四水合乙酸锰及九水合硝酸铝的金属前驱体与所述一水合柠檬酸的摩尔比为1：1.5。