一种钙钛矿型高熵氧化物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种钙钛矿型高熵氧化物及其制备方法和应用。钙钛矿型高熵氧化物分子式表示为ABO3，A为La、Ca、Sr、Ba中一种或多种；B为Al、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Mo中五种或五种以上，各组成元素摩尔含量范围为10％

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿型高熵氧化物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及催化剂
，更具体的，为一种钙钛矿型高熵氧化物及其制备方法与其在一氧化碳加氢和二氧化碳加氢制甲烷领域的应用。

技术介绍

[0002]对于多组元的氧化物，当其由五种或以上的氧化物以等摩尔或近等摩尔构成时，其S
config
≥1.61R，此类氧化物被定义为高熵氧化物。高熵氧化物打破了传统掺杂氧化物的设计理念，一方面，由于该体系具有高构型熵，易形成简单的岩盐型、萤石型、尖晶石型或钙钛矿等固溶体结构；另一方面，各主元倾向于混乱排列，其化学组成处于无序状态，从而导致各方面性能有别于传统掺杂氧化物。
[0003]基于目前我国面临的能源紧缺及环境污染等问题，合成气(CO和H2)/CO2加氢制甲烷具有重要的战略意义和应用前景。CO和CO2甲烷化是合成天然气产业中不可或缺的途径。CO甲烷化是煤制天然气的一个关键环节，在我国每年有64亿立方米的产能。CO2转化利用是降低CO2排放、缓解温室效应的有效途径，其中CO2加氢制甲烷因其在温和条件下的高转化率和甲烷选择性而受到越来越多的关注。且太阳能、风能等可再生能源产生的电能会通过水电解产生“绿氢”，CO2甲烷化为H2的储存和运输提供了实用的解决方案。
[0004]甲烷化报道的有Ru，Rh，Ni，Co，Fe等金属为活性组分的催化剂，其中Ru和Rh基等贵金属催化剂性能优良，但是高昂的价格限制了其工业应用；Ni、Co等过度金属催化剂具有相对高的活性和选择性且价格低廉，易得，因而具有工业化应用的潜力，但由于甲烷化是强放热反应，反应过程中存在活性金属易烧结、活性降低等问题。为了改善催化剂稳定性，常用的方法有添加助剂；强化活性金属组分与载体的相互作用，或利用介孔限域纳米Ni颗粒；形成双金属等。
[0005]本专利技术利用高熵钙钛矿氧化物中丰富的表面缺陷、多种金属离子的协同效应、多种元素的高度分散性和高温稳定性，将其用作催化剂用于甲烷化反应，从根源上避免金属烧结，且具有一定活性；高熵钙钛矿氧化物为前驱体，还原后金属稳定在氧化物表面，具有高活性同时还有良好的稳定性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有CO和CO2甲烷化催化剂活性低、稳定性差的问题，提供一种钙钛矿型高熵氧化物的制备方法，将其作为催化剂或催化剂前驱体用于CO甲烷化和CO2加压甲烷化反应中，表现出良好的活性。
[0007]针对上述目标，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种钙钛矿型高熵氧化物，其特征在于钙钛矿型高熵氧化物分子式可表示为为ABO3，A为La、Ca、Sr、Ba中一种或多种；B为Al、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Mo五种或五种以上，各组成元素摩尔含量范围为10％
‑
30％、总含量为100％。
[0009]本专利技术技术方案如下：
[0010]一种钙钛矿型高熵氧化物，钙钛矿型高熵氧化物分子式表示为ABO3，A为La、Ca、Sr、Ba中一种或多种；B为Al、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Mo中五种或五种以上，各组成元素摩尔含量范围为10％
‑
30％，总含量为100％，S
config
≥1.61R。
[0011]具体包括如下结构：
[0012]LaAl
0.2
Fe
0.2
Co
0.2
Ni
0.2
Ga
0.2
O3、
[0013]CaAl
0.2
Mn
0.2
Ti
0.2
Fe
0.2
Zn
0.1
Mo
0.1
O3、
[0014]La
0.6
Ca
0.4
Al
0.2
Mn
0.2
Ti
0.2
Zr
0.2
Zn
0.2
O3、
[0015]La
0.6
Ca
0.4
Ga
0.2
Mn
0.2
Ti
0.2
Zr
0.2
Zn
0.2
O3、
[0016]La
0.72
Ca
0.28
Ni
0.3
Al
0.14
Mn
0.14
Ti
0.14
Zr
0.14
Zn
0.14
O3、
[0017]La
0.72
Ca
0.28
Co
0.3
Al
0.14
Mn
0.14
Ti
0.14
Zr
0.14
Zn
0.14
O3、
[0018]La
0.72
Ca
0.28
Ni
0.15
Co
0.15
Al
0.14
Mn
0.14
Ti
0.14
Zr
0.14
Zn
0.14
O3、
[0019]La
0.72
Ca
0.28
Ni
0.15
Co
0.15
Fe
0.14
Mn
0.14
Ti
0.14
Zr
0.14
Zn
0.14
O3、
[0020]La
0.72
Ca
0.28
Ni
0.15
Co
0.15
Cr
0.14
Mn
0.14
Ti
0.14
Zr
0.14
Zn
0.14
O3、
[0021]La
0.72
Ca
0.28
Ni
0.15
Co
0.15
Ga
0.14
Mn
0.14
Ti
0.14
Zr
0.14
Zn
0.14
O3、
[0022]La
0.72
Ca
0.28
Co
0.1
Ni
0.1
Cu
0.1
Al
0.14
Mn
0.14
Ti
0.14
Zr
0.14
Zn
0.14
O3、
[0023]La
0.72
Ca
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿型高熵氧化物，其特征在于，钙钛矿型高熵氧化物分子式表示为ABO3，A为La、Ca、Sr、Ba中一种或多种；B为Al、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Mo中五种或五种以上，各组成元素摩尔含量范围为10％
‑
30％，总含量为100％，S
config
≥1.61R。2.如权利要求1所述的钙钛矿型高熵氧化物，其特征在于，具体包括如下结构：LaAl
0.2
Fe
0.2
Co
0.2
Ni
0.2
Ga
0.2
O3、CaAl
0.2
Mn
0.2
Ti
0.2
Fe
0.2
Zn
0.1
Mo
0.1
O3、La
0.6
Ca
0.4
Al
0.2
Mn
0.2
Ti
0.2
Zr
0.2
Zn
0.2
O3、La
0.6
Ca
0.4
Ga
0.2
Mn
0.2
Ti
0.2
Zr
0.2
Zn
0.2
O3、La
0.72
Ca
0.28
Ni
0.3
Al
0.14
Mn
0.14
Ti
0.14
Zr
0.14
Zn
0.14
O3、La
0.72
Ca
0.28
Co
0.3
Al
0.14
Mn
0.14
Ti
0.14
Zr
0.14
Zn
0.14
O3、La
0.72
Ca
0.28
Co
0.15
Ni
0.15
Al
0.14
Mn
0.14
Ti
0.14
Zr
0.14
Zn
0.14
O3、La
0.72
Ca
0.28
Co
0.15
Ni
0.15
Fe
0.14
Mn
0.14
Ti
0.14
Zr
0.14
Zn
0.14
O3、La
0.72
Ca
0.28
Co
0.15
Ni
0.15
Cr
0.14
Mn
0.14
Ti
0.14
Zr
0.14
Zn
0.14
O3、La
0.72
Ca
0.28
Co
0.15
Ni
0.15
Ga
0.14
Mn
0.14
Ti
0.14
Zr
0.14
Zn
0.14
O3、La
0.72
Ca
0.28
Co
0.1
Ni
0.1
Cu
0.1
Al
0.14
Mn
0.14
Ti
0.14
Zr
0.14
Zn
0.14
O3、La
0.72
Ca
0.14

【专利技术属性】
技术研发人员：刘源，姜雅楠，邬怡，刘雪梅，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：