用于一氧化碳生产的催化剂组合物和其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于生产一氧化碳的浸渍的催化剂组合物，所述浸渍的催化剂组合物包括：30wt％

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于一氧化碳生产的催化剂组合物和其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种催化剂组合物。更具体地，本专利技术涉及一种用于一氧化碳生产的催化剂组合物和其制备方法。

技术介绍

[0002]二氧化碳可能是所有温室气体中最臭名昭著的气体。CO2通过燃烧化石燃料(煤、天然气和油)、固体废物、树木以及木制品并且还由于某些化学反应而进入大气。二氧化碳对人体健康的危害相对较小，但是已证明二氧化碳会导致目前面临的如极端天气和全球变暖等其它方面(Michael2017)。因此，需要更少的形成能的气体有助于其稳定性并且其在现有大气中的浓度。由于工业革命，通过能源驱动消耗化石燃料已经导致了CO2排放的快速增长。这将通过破坏全球碳循环而导致行星变暖影响。CO2排放对于地球大气中CO2的浓度有着显著影响。在过去的2000年中，直至18世纪，已表明CO2的浓度为百万分之270
‑
285(ppm)(Hannah和Max 2018)。因此，为了稳定或者减少大气CO2浓度，不仅要稳定排放还需要显著减少排放。
[0003]大气层中CO2的浓度可以减少约40％，这通过将CO2转化成可以用作用于生产合成燃料的工业原料的CO(Feng,2014)来进行。若干研究人员已经研究了这些CO2分解催化剂。这些研究人员已经发现了能够当气体在存在电流的情况下从水中冒泡时进行第一阶段分解CO2的许多催化剂。然而，比起分解CO2，催化剂要分解更多的水，从而制备分子氢(H2)和能量更少的化合物(Robert,2017)。二氧化碳到CO的电化学还原通常描述为：CO2+2H
+
+2e
‑
→
CO+H2O(Aaron等人,2012)。然而，这些研究人员发现另外的研究需要集中于开发创新的复合和纳米结构的催化剂材料以克服催化活性不足、产物选择性和催化剂稳定性的挑战，CO2的电解还原技术将在不久的将来更加实用(Jinli等人,2014)。总之，此系统具有一些缺点和挑战如：CO2电解还原的慢反应动力学，即使施加了电催化剂和高电极还原电势亦如此，由于溶剂在高还原电势下的寄生反应或分解反应而导致的此过程的低能量效率以及3)高能耗。
[0004]还有其它现有技术公开了用于一氧化碳生产的催化剂的参与，并且将提及US5830425、GB 2053947A、US 20070259976和US 20100160464A1。具体而言，US5830425公开了用盐溶液浸渍的铁催化剂，GB 2053947A公开了用若干种溶液浸渍的催化剂，US 20070259976公开了结晶硅酸铝中湿法浸渍的钌，US 20100160464A1公开了用钴盐浸渍沸石挤出物。虽然催化剂的存在设法减少了反应中涉及的能量，但最好找到能够显著降低能量并且同时维持所产生一氧化碳的质量和有效性使得可以高效节省大量能源、成本和时间的其它替代方案。此外，同样重要的是找到能够选择性地促进一氧化碳生产而不会使最终产物有毒或将在反应过程中堵塞的催化剂。
[0005]因此，仍然需要改进催化剂，以证明具有更好质量和有效性的更好的生产一氧化碳的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一方面是提供一种用于生产一氧化碳的浸渍的催化剂组合物，所述浸渍的催化剂组合物包括：30wt％
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50wt％的金属氧化物；以及50wt％
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70wt％的载体材料。
[0007]因此，本专利技术的所述金属氧化物选自氧化钙、氧化镁和其组合、氧化铁和氧化镧。
[0008]因此，所述金属氧化物的来源选自煅烧白云石、煅烧碳酸盐、煅烧硝酸盐和煅烧氢氧化物。
[0009]因此，所述载体材料选自活性炭。
[0010]因此，所述浸渍的催化剂产生范围为33.0％
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65.5％的一氧化碳。
[0011]因此，所述浸渍的催化剂的高性能稳定性在4小时到20小时的范围内。
[0012]本专利技术的另一方面是提供一种制备用于一氧化碳生产的浸渍的催化剂的方法，所述方法包括以下步骤：(i)提供前体和载体材料；(ii)将所述前体添加到水中以形成溶液并且将具有对应的金属阳离子的所述溶液添加到所述载体材料中以形成混合物；(iii)搅拌所述混合物以形成浸渍的催化剂；以及(iv)干燥和煅烧所述浸渍的催化剂。
[0013]因此，步骤(i)中的所述前体选自硝酸盐和氢氧化物。
[0014]因此，步骤(i)中的所述载体材料选自活性炭。
[0015]因此，步骤(iii)中的所述搅拌步骤在40℃
‑
80℃下进行3
‑
5小时。
[0016]因此，步骤(iv)中的所述干燥步骤在110℃
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150℃的温度下进行过夜。
[0017]因此，步骤(iv)中的所述煅烧步骤在400℃
‑
850℃的温度下进行。
[0018]因此，所述浸渍的催化剂以以下的比率制备：30wt％
‑
50wt％的前体；以及50wt％
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70wt％的载体材料。
[0019]因此，所述所产生的浸渍的催化剂产生范围为33.0％到65.5％的一氧化碳。
[0020]因此，所述所产生的浸渍的催化剂的高性能稳定性在4小时到20小时的范围内。
[0021]本专利技术的又另一方面是提供一种用于生产一氧化碳的方法，所述方法包括以下步骤：(i)将根据权利要求1到权利要求5所述的浸渍的催化剂装载到反应器中；(ii)在以所选流速流动的氮气下加热所述浸渍的催化剂，直至达到所选温度为止；(iii)使经加热的浸渍的催化剂与以所选流速流动的二氧化碳气体进行反应以产生一氧化碳；以及(iv)重新获得所述浸渍的催化剂以供重复使用；其中所述步骤在所述反应器内同时发生，由此在700℃
‑
850℃的温度范围内选择性地收集所述一氧化碳。
[0022]因此，所述反应器选自流化床反应器或固定床反应器。
[0023]因此，氮气的所选流速和一氧化碳气体范围各自为50
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100毫升/分钟和16％
‑
99.9％。
[0024]因此，一种催化剂用于一氧化碳生产的用途，其中反应温度减少1倍。
[0025]因此，一种催化剂用于一氧化碳生产的用途，其中反应温度范围为700℃
‑
850℃。
[0026]有利地，本专利技术的催化剂能够将反应温度降低1倍，其中反应温度范围为700℃
‑
850℃。
[0027]有利地，本专利技术能够减少能源的使用，但维持其良好的生产质量。
[0028]有利地，本专利技术的选择性高，因此能够生产高纯度的一氧化碳。
附图说明
[0029]所呈现的实例仅用于说明本专利技术的优选实施例，并且不旨在以任何方式限制本专利技术的范围。
[0030]图1展示了制备用于一氧化碳生产的浸渍的催化剂的方法；
[0031]图2展示了一氧化碳生产的方法；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生产一氧化碳的浸渍的催化剂组合物，所述浸渍的催化剂组合物包括：30wt％
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50wt％的金属氧化物；50
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70wt％的载体材料。2.根据权利要求1所述的浸渍的催化剂，其中所述金属氧化物选自氧化钙、氧化镁和其组合、氧化铁和氧化镧。3.根据权利要求2所述的浸渍的催化剂，其中所述金属氧化物的来源选自煅烧白云石、煅烧碳酸盐、煅烧硝酸盐和煅烧氢氧化物。4.根据权利要求1所述的浸渍的催化剂，其中所述载体材料选自活性炭。5.根据权利要求1所述的浸渍的催化剂，其中所述浸渍的催化剂产生范围为33.0％
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65.5％的一氧化碳。6.根据权利要求1所述的浸渍的催化剂，其中所述浸渍的催化剂的高性能稳定性在4小时到20小时的范围内。7.一种制备用于一氧化碳生产的浸渍的催化剂的方法(10)，所述方法包括以下步骤：提供前体和载体材料(11)；将所述前体添加到水中以形成溶液并且将具有对应的金属阳离子的所述溶液添加到所述载体材料中以形成混合物(12)；搅拌所述混合物以形成浸渍的催化剂(13)；以及干燥和煅烧所述浸渍的催化剂(14)。8.根据权利要求5所述的制备用于一氧化碳生产的浸渍的催化剂的方法，其中步骤(11)中的所述前体选自氢氧化物或硝酸盐。9.根据权利要求5所述的制备用于一氧化碳生产的浸渍的催化剂的方法，其中步骤(11)中的所述载体材料选自活性炭。10.根据权利要求5所述的制备用于一氧化碳生产的浸渍的催化剂的方法，其中步骤(13)中的所述搅拌步骤在40℃
‑
80℃下进行3
‑
5小时。11.根据权利要求5所述的制备用于一氧化碳生产的浸渍的催化剂的方法，其中所述干燥在110℃
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150℃的温度下进行过夜。12.根据权利要求5所述的制备用于一氧化碳生产的浸渍的催化剂的方法，其中所述煅烧步骤在400℃

【专利技术属性】
技术研发人员：莫哈末，
申请(专利权)人：马来西亚国立大学，
类型：发明
国别省市：