一种核壳型催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种核壳型催化剂及其制备方法和应用，涉及二氧化碳的活化、分解技术领域，解决了现有的二氧化碳的分解率低的技术问题。本发明专利技术的主要技术方案为：一种核壳型催化剂的制备方法，包括：将核层依次经过粗化或偶联、敏化、活化，制得第一前驱体；其中，核层为二氧化锆、三氧化二铝、二氧化硅中的任一种或几种混合物；将金属盐或金属的氢氧化物负载到第一前驱体上，制得第二前驱体；将第二前驱体进行热处理，制得核壳型催化剂。本发明专利技术制备的核壳型催化剂主要用于促进等离子体催化分解二氧化碳，以提高二氧化碳的分解率及转化率。

【技术实现步骤摘要】
一种核壳型催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及二氧化碳活化分解
，尤其涉及一种用于促进等离子体催化分 解二氧化碳的核壳型催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
二氧化碳是碳和含碳化合物的最终氧化产物，每年矿物燃料的燃烧、深林的砍伐 以及其他天然与人为活动释放出80-90亿吨碳，它们都以二氧化碳的形式进入地球大气 层，使大气中的二氧化碳含量在不断的增加，产生温室效应，这一效应将直接对人类和生 物界造成威胁。另外，随着石油、煤炭、天然气等有限资源的开采完毕，二氧化碳必将成为主 要的碳资源。二氧化碳性质稳定、易于运输和储藏，并在特定条件下可分解为一氧化碳和氧 气。所以，找到有效的二氧化碳活化及分解的方法，对于生态平衡、能源开发及碳资源的综 合利用具有重大的意义。 等离子体作为物质存在的第四态，是一种优异的导电体，对于二氧化碳具有较高 的反应活性。传统的等离子体分解二氧化碳主要是采用常压脉冲电晕等离子体对二氧化碳 进行活化分解，生成一氧化碳和氧气等产物，另外伴随有少量的积碳和臭氧，但是二氧化碳 的转化率特别低。与传统的等离子体相比，介质阻挡放电等离子体具有低能耗、高效率的特 点，而且处理量大、操作简单，已被广泛用于活化分解二氧化碳。 但是，采用介质阻挡放电等离子体活化分解二氧化碳时，二氧化碳的转化率也不 高，大约18%，虽然在介质阻挡装置中添加硅胶或三氧化二铝等多孔材料，可以改善放电情 况，提高C0 2的转化率，但是其转化率数值依然低于20 %。另外，现有技术也有采用He气将 C02的浓度稀释至10%，虽然可以将C02的转化率提高至24%，但是由于惰性气体的引入， 不利于C0 2绝对分解量的增加。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术主要目的是提供一种核壳型催化剂的制备方法，制备出一种用 于促进等离子体催化二氧化碳分解的核壳型催化剂，以提高二氧化碳的分解率。 为达到上述目的，本专利技术提供一种核壳型催化剂的制备方法，包括： 将核层依次经过粗化或偶联、敏化、活化，制得第一前驱体；其中，所述核层为二氧 化锆、三氧化二铝、二氧化硅中的任一种或几种混合物； 将金属盐或金属的氢氧化物负载到第一前驱体上，制得第二前驱体； 将所述第二前驱体进行热处理，制得核壳型催化剂。 前述的核壳型催化剂的制备方法，所述核层为直径为〇. 2-10mm的实心球状结构。 前述的核壳型催化剂的制备方法，将核层依次经过粗化或偶联、敏化、活化，制得 第一前驱体；包括： 采用粗化剂对所述核层浸泡和漂洗5-60min，过滤、烘干后得到第一核层；或者采 用偶联剂对所述核层浸泡和漂洗5-60min，过滤、烘干后得到第一核层； 采用敏化剂对所述第一核层浸泡和漂洗5-60min，过滤、烘干后得到第二核层； 采用活化剂对所述第二核层浸泡和漂洗5-60min，过滤、烘干后得到第一前驱体。 前述的核壳型催化剂的制备方法，所述粗化剂为氢氟酸、氟化铵、氟化钠中的任一 种或几种的水溶液；所述敏化剂为氯化亚锡水溶液；所述活化剂为氯化钯、银氨中的任一 种或两种的水溶液；所述偶联剂为以KH550、KH560、KH570中的任一种或几种为溶质的水溶 液或乙醇溶液。 前述的核壳型催化剂的制备方法，所述将金属盐或金属的氢氧化物负载到第一前 驱体上，制得第二前驱体；具体为： 将所述第一前驱体置于金属盐溶液中，通过软化学法，将金属盐或金属的氢氧化 物负载到第一前驱上，制得第二前驱体。 前述的核壳型催化剂的制备方法，所述金属盐的金属离子为Ti (IV)、V(III)、 Cu(II)、Fe(II)、Fe(III)、Ni(II)、Co(II)、Mn(II)、Zn(II)、Ce(IV)、Sn(II)、Sn(IV)、 A1 (III)中的任一种或几种； 所述金属盐的酸根离子为硫酸根离子、硝酸根离子、醋酸根离子、卤酸根离子中的 任一种或几种。 前述的核壳型催化剂的制备方法，所述的软化学法为溶胶凝胶法、等体积浸渍法、 水热合成法或真空蒸馏法中的一种。 前述的核壳型催化剂的制备方法，将所述第二前驱体进行热处理，制得核壳型催 化剂，具体为： 将所述第二前驱体置于烧结炉中，在300-90(TC下，加热l_24h，制得核壳型催化 剂。 另一方面，本专利技术的另一个目的提供一种核壳型催化剂，包括： 由核层依次经过粗化或偶联、敏化、活化，制得的第一前驱体； 将金属盐或金属的氢氧化物负载到所述第一前驱体上，并进行热处理后，而制得 的壳层； 其中，所述核层为二氧化锆、三氧化二铝、二氧化硅中的任一种或几种混合物。 前述的核壳型催化剂，所述核壳型催化剂应用于等离子体催化分解二氧化碳的领 域中。 与现在技术相比，本专利技术的有益效果表现为： (1)本专利技术通过将由二氧化锆、三氧化二铝、二氧化硅中的任一种或几种混合物构 成的核层依次进行粗化或偶联、敏化、活化，制得第一前驱体；并将金属盐或金属盐的氢氧 化物负载到第一前驱体上，得到第二前驱体；将第二前驱体进行热处理，使负载在第一前驱 体上的金属盐或金属氢氧化物分解为金属氧化物，从而得到核层为二氧化锆、三氧化二铝、 二氧化硅中的任一种或几种混合物，壳层为金属氧化物的核壳型催化剂。本专利技术所制备的 核壳型催化剂主要用于等离子体催化二氧化碳分解的领域中，所制备的核壳型催化剂与等 离子体协同催化二氧化碳分解，以提高二氧化碳的分解率。另外，本专利技术的核壳型催化剂的 工艺简单，易于工业化生产。 (2)本专利技术的核壳型催化剂的壳层与等离子体形成协同催化作用，催化二氧化碳 分解。本专利技术的核壳型催化剂的核层可以作为介质阻挡放电等离子体装置中的填充介质， 进行介质阻挡放电，通过加入填充介质，部分C02在填充介质表面分解，部分C沉积在了填 充介质表面，大大提高了 C02分解的稳定性，此外，相对于单独介质阻挡放电，添加放电介 质，大大提高了 C02的分解率。本专利技术的核壳型催化剂的核层又可以充当壳层的载体，使填 充介质与壳层紧密接触，壳层可以紧密地附着在核层上，从而使壳层具有较高的比表面积， 增强了催化等离子体分解C0 2的能力。 (3)本专利技术提供的核壳型催化剂具有优异的催化性能，其主要用于介质阻挡放电 等离子体装置中，使C0 2的分解率可达50%以上，克服了传统介质阻挡放电等离子体催化 〇)2低分解率（20%左右）的缺陷，大大提高了其在介质阻挡放电等离子体催化分解0) 2领 域的应用。 【附图说明】 图1为本专利技术实施例1制备的核壳型催化剂的XRD图； 图2为本专利技术实施1制备的核壳型催化剂剂促进等离子体活化、分解二氧化碳的 气相色谱曲线图； 图3为本专利技术实施2制备的核壳型催化剂剂促进等离子体活化、分解二氧化碳的 气相色谱曲线图； 图4为本专利技术实施3制备的核壳型催化剂剂促进等离子体活化、分解二氧化碳的 气相色谱曲线图。 【具体实施方式】 为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合 较佳实施例，对依据本专利技术提出的一种核壳型催化剂及其制备方法和应用【具体实施方式】、 特征及其功效，详细说明如下。 本专利技术实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核壳型催化剂的制备方法，其特征在于，包括：将核层依次经过粗化或偶联、敏化、活化，制得第一前驱体；其中，所述核层为二氧化锆、三氧化二铝、二氧化硅中的任一种或几种混合物；将金属盐或金属的氢氧化物负载到第一前驱体上，制得第二前驱体；将所述第二前驱体进行热处理，制得核壳型催化剂。

【技术特征摘要】
1. 一种核壳型催化剂的制备方法，其特征在于，包括： 将核层依次经过粗化或偶联、敏化、活化，制得第一前驱体；其中，所述核层为二氧化 锆、三氧化二铝、二氧化硅中的任一种或几种混合物； 将金属盐或金属的氢氧化物负载到第一前驱体上，制得第二前驱体； 将所述第二前驱体进行热处理，制得核壳型催化剂。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述核层为直径为0. 2-10mm的实心球状 结构。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于， 采用粗化剂对所述核层浸泡和漂洗5-60min，过滤、烘干后得到第一核层；或者采用偶 联剂对所述核层浸泡和漂洗5-60min，过滤、烘干后得到第一核层； 采用敏化剂对所述第一核层浸泡和漂洗5-60min，过滤、烘干后得到第二核层； 采用活化剂对所述第二核层浸泡和漂洗5-60min，过滤、烘干后得到第一前驱体。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于， 所述粗化剂为氢氟酸、氟化铵、氟化钠中的任一种或几种的水溶液； 所述敏化剂为氯化亚锡水溶液； 所述活化剂为氯化钯、银氨中的任一种或两种的水溶液； 所述偶联剂为以KH550、KH560、KH570中的任一种或几种为溶质的水溶液或乙醇溶液。5. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于， 将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：代斌，于锋，陈冬，李盼盼，马存花，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：新疆;65