[发明专利]一种新型煤焦二氧化碳气化催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于催化剂制备领域，并具体公开了一种新型煤焦二氧化碳气化催化剂及其制备方法，该催化剂为掺杂碱金属K的A_1‑xK_xBO₃改性钙钛矿型催化剂，所述钙钛矿型催化剂中A为二价碱土或稀土元素，B为可变价的过渡金属元素，0＜x＜1。该方法包括如下步骤：将A、B位元素的硝酸盐和K硝酸盐加入去离子水中，并加入柠檬酸得到金属前驱体溶液；将金属前驱体溶液在60℃‑90℃下水浴搅拌蒸干至形成凝胶；将凝胶在90℃‑120℃干燥12‑24h后，在20℃‑750℃内连续升温，并在400℃时恒温1h，750℃时恒温5h，制备获得改性钙钛矿型催化剂。本发明具有简单易行，方便可靠等优点，催化剂的催化能力好、稳定性高。

技术领域

本发明属于催化剂制备领域，更具体地，涉及一种新型煤焦二氧化碳气化催化剂及其制备方法。

背景技术

煤炭作为储量最为丰富的能源，其直接燃烧将排放出大量有毒有害气体和烟尘，且由于全球变暖问题给人类以及其他物种的生存都带来了极大的威胁和影响。全球变暖问题与二氧化碳的大量排放紧密相关，所以开发煤的洁净利用技术特别是煤焦二氧化碳气化技术有助于实现二氧化碳的利用以及煤炭的高效、清洁利用。然而传统煤气化技术耗煤量大、反应温度高，极大的影响了设备的投资和运行，科研工作者们开始致力于研究、实验各种气化催化剂，用于降低煤气化温度并提高反应效率。

常见的煤气化催化剂有：1)单体金属盐或氧化物催化剂，其中碳酸钾等碱金属催化剂的价格低廉、催化效果好并且能够大幅度降低反应温度，但是其余碱土金属均在高温状态下容易挥发，并且还会腐蚀损坏设备且在反应中容易失活；铁等过渡金属催化剂虽然对设备没有腐蚀，价格也较低，但是活性并不高，且易与煤等发生催化剂中毒现象；2)复合催化剂，作为近年来的热门研究对象，主要以碱金属为主与其他具有催化活性的金属组成的复合催化剂，使得最终催化剂的熔点更低，因而具有更好的流动性，但是再生问题和副反应的产生等问题阻碍了其进一步发展；3)可弃催化剂，指催化反应后无需回收的催化剂，由于其采用工业废料，对环境友好且省去了回收环节，但是各废弃物的成分和催化性能差别较大，其催化效果一直未有所突破。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种新型煤焦二氧化碳气化催化剂及其制备方法，其基于钙钛矿金属氧化物的特性，对催化煤焦二氧化碳气化能力较弱的钙钛矿进行低价金属掺杂改性，制备获得具有催化能力好且在高温状态下稳定的新型煤焦二氧化碳催化剂，具有简单易行，方便可靠等优点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种新型煤焦二氧化碳气化催化剂，所述催化剂为掺杂碱金属K的A_1-xK_xBO₃改性钙钛矿型催化剂，所述钙钛矿型催化剂中A为二价碱土或稀土元素，B为可变价的过渡金属元素，0＜x＜1。

作为进一步优选的，A优选为La、Ba、Ca中的任意一种，B优选为Fe、Co、Mn、Ni、Cu中的任意一种。

作为进一步优选的，A进一步优选为La，B进一步优选为Mn。

按照本发明的另一方面，提供了一种新型煤焦二氧化碳气化催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将A、B位元素的金属盐和K盐加入去离子水中，并加入络合剂柠檬酸搅拌获得金属前驱体溶液；

(2)将所述金属前驱体溶液在60℃-90℃下水浴搅拌蒸干至形成凝胶；

(3)将凝胶在90℃-120℃下干燥12-24h后，在20℃-750℃的温度区间内连续升温，并在400℃时恒温1h烧尽其中的有机络合剂，在750℃时恒温5h在高温下形成钙钛矿结构，由此制备获得A_1-xK_xBO₃改性钙钛矿型催化剂。