【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂材料，具体涉及一种sabatier反应催化剂制备方法及应用。
技术介绍
1、低温sabatier反应(co2甲烷化反应，即co2和氢气反应生成甲烷和水的过程，)不仅可缓解高浓度co2所导致的温室效应等危害，还可以生成高附加值产物，同时，还具有能耗较低的优点，具有较高的研究价值和实际作用，尤其对于火星表面等co2含量较多，但资源相对匮乏的特殊环境。考虑到低温sabatier反应在火星甲烷推进剂原位制备等方面的实际应用价值，美国宇航局等空间机构已将低温sabatier反应确定为长期深空探索任务的重要支撑反应。
2、但是，co2稳定的分子结构迫使sabatier反应具有较高的能垒，进而使得高性能催化剂更加重要。在众多sabatier反应催化剂中，ru基催化剂表现出较高的甲烷选择性和优异的稳定性。这主要得益于ru元素的d轨道(4d75s1)中成键电子所占百分比较多，便于h2在ru位点高效解离，促进h在还原状态下与ru位点吸附的co2发生反应，定向生成甲烷。但是，ru基活性位点较强的吸附性能，阻碍了co2的高效解离，进而影响了催化剂的整体性能。
3、有鉴于此特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一是针对上述现有技术中的问题提供一种sabatier反应催化剂制备方法，通过在醇铝水解反应之后增加溶剂热反应，有效提高了制得的氧化铝的晶型一致性；同时通过对诱导剂的选择，使得诱导剂的诱导作用能够在溶剂热反应过程中被充分发挥，结合对al2o3
2、本专利技术另一方面提供上述sabatier反应催化剂的应用，应用与sabatier反应体系中，能够在300℃的低温条件下表现出更高的co2转化率。
3、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种sabatier反应催化剂制备方法，包括如下步骤：
4、s1、铝基盐和诱导剂混合进行醇铝水解反应，然后经溶剂热反应和后处理制得具有五配位al3+的al2o3载体；
5、s2、用酸溶液对步骤s1制备的具有五配位al3+的al2o3载体进行预处理；
6、s3、将ru基浸渍液附着于经过步骤s2与处理后的al2o3载体表面，经处理得到sabatier反应催化剂；
7、步骤s1中，诱导剂选自尿素、十六烷基三甲基溴化铵、己基三甲基溴化铵中的一种或几种。
8、优选的，诱导剂为尿素。
9、上述方案中，铝基盐和诱导剂混合进行醇铝水解反应后，再经过溶剂热反应，能够提高制得的具有五配位al3+的al2o3载体的晶型一致性，降低甚至消除不同晶型结构的al2o3对催化性能的影响；同时，选择尿素、十六烷基三甲基溴化铵、己基三甲基溴化铵为诱导剂，在对al2o3材料表面形貌的影响较小的前提下，有效提升al2o3材料的比表面积和平均孔径。
10、其中，尿素作为优选的诱导剂，能够与溶剂热反应过程产生协同效应，进而能够更加充分的发挥尿素的诱导作用；对于催化剂活性位点数量的增加以及反应进行过程中反应物和产物的有效扩散起到了较好的促进作用，有利于ru物种的充分负载。
11、通过步骤s2的预处理，有效避免杂质对al2o3载体表面活性位的覆盖和对al2o3载体孔道的堵塞，进而有利于步骤s3中ru的附着，提升ru基浸渍液在al2o3载体表面的附着效果。对于催化剂活性位点数量的增加以及反应进行过程中反应物和产物的有效扩散起到了较好的促进作用，有利于ru的充分负载；在此基础上提高了制得的催化剂的催化效果，催化剂的催化效率和产物选择性显著提升。
12、并且，通过等体积浸渍的方式将ru基浸渍液附着于al2o3载体表面，避免浸渍液的不足或过量，导致的ru物种在al2o3载体表面分布不均的问题，有效提升ru物种的分散度。
13、进一步的，步骤s1具体为：
14、将铝基盐和诱导剂配置成混合液，调节混合液的ph为碱性后，在50-120℃的温度下进行醇铝水解反应，醇铝水解反应结束后经溶剂热反应和后处理制得具有五配位al3+的al2o3载体。
15、此时需要说明的是，当醇铝水解反应温度高于溶剂的沸点时，需要对反应体系进行密封处理。
16、优选的，调剂混合液ph所用的ph调节剂为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠或碳酸钠中的一种或几种。
17、更优选的，ph调节剂为氨水。
18、优选的，调节混合液的ph至7.5-13.5。
19、更优选的，调节混合液的ph至8.5-9。
20、混合液ph会影响al2o3材料制备过程中过渡物种的种类和性质，进而影响al2o3作为催化剂载体的性能。由于al2o3前驱体是类al(oh)3物种，该物种的形成需要在碱性条件下形成，但是过高的ph值会改变过渡物种的种类和结构，因此选择混合液的ph为8.5-9既满足类al(oh)3物种生成的需求，同时能够避免其他过渡物种的生成，保证五配位al3+的产生。
21、进一步的，溶剂热反应的过程为：醇铝水解反应结束后将混合液转移至密闭容器中，在50-200℃下进行反应。
22、优选的，溶剂热反应的温度为150-180℃。
23、优选的，溶剂热反应的时长为0.1h-100h。
24、更优选的，溶剂热反应的时长为24h。
25、上述方案中，通过对溶剂热反应温度的限定，促进诱导剂，尤其是尿素作为模板剂的诱导作用；同时溶剂热反应需要在密闭容器中进行，随着反应的进行密闭容器内部压力升高，能够进一步促进诱导剂诱导作用的发挥，在对al2o3材料表面形貌的影响较小的前提下，有效提升al2o3材料的比表面积和平均孔径，对于催化剂活性位点数量的增加以及反应进行过程中反应物和产物的有效扩散起到了较好的促进作用。
26、进一步的，铝基盐和诱导剂在20-50℃的温度下混合制得混合液，混合液的溶剂为水与有机溶剂的混合物。
27、优选的，混合温度为30℃。
28、优选的，混合后搅拌0.1h-10h制得混合液。
29、更优选的，搅拌时长为1h。
30、进一步的，混合液中铝基盐和诱导剂以100：(1-100)的摩尔比混合；
31、更优选的，铝基盐和诱导剂以100:35的摩尔比混合；
32、优选的，铝基盐与溶剂的质量比为1：(1-10)
33、优选的，有机溶剂选自乙醇、丙醇、丁醇、异丙醇或n、n二甲基甲酰胺中的一种或几种；
34、优选的，混合液的溶剂为异丙醇与水的混合物；
35、优选的，异丙醇与水的体积比为1:3。
36、上述方案中对铝基盐和诱导剂摩尔比里的限定能够在保证五配位al3+顺利产生的同时，避免对al2o3载体的表面性质产生影响，如果诱导剂太少，五配位al3+的含本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Sabatier反应催化剂制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的Sabatier反应催化剂制备方法，其特征在于，步骤S1具体为：
3.根据权利要求1或2所述的Sabatier反应催化剂制备方法，其特征在于，溶剂热反应的过程为：醇铝水解反应结束后将混合液转移至密闭容器中，在50-200℃下进行反应；
4.根据权利要求2所述的Sabatier反应催化剂制备方法，其特征在于，铝基盐和诱导剂在20-50℃的温度下混合制得混合液，混合液的溶剂为水与有机溶剂的混合物；
5.根据权利要求1-4任一所述的Sabatier反应催化剂制备方法，其特征在于，所述后处理包括依次进行的清洗、干燥和焙烧；
6.根据权利要求1-5任一所述的Sabatier反应催化剂制备方法，其特征在于，步骤S2具体为：
7.根据权利要求1-6任一所述的Sabatier反应催化剂制备方法，其特征在于，步骤S3具体为：
8.根据权利要求7所述的Sabatier反应催化剂制备方法，其特征在于，所述Ru基浸渍液为Ru基
9.根据权利要求7所述的Sabatier反应催化剂制备方法，其特征在于，步骤S3中，焙烧温度范围为100-1000℃；焙烧温度的升温速率为0.1-50℃/min；
10.一种如权利要求1-9任一所述的Sabatier反应催化剂的应用，其特征在于，用作Sabatier反应的催化剂；
...【技术特征摘要】
1.一种sabatier反应催化剂制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的sabatier反应催化剂制备方法，其特征在于，步骤s1具体为：
3.根据权利要求1或2所述的sabatier反应催化剂制备方法，其特征在于，溶剂热反应的过程为：醇铝水解反应结束后将混合液转移至密闭容器中，在50-200℃下进行反应；
4.根据权利要求2所述的sabatier反应催化剂制备方法，其特征在于，铝基盐和诱导剂在20-50℃的温度下混合制得混合液，混合液的溶剂为水与有机溶剂的混合物；
5.根据权利要求1-4任一所述的sabatier反应催化剂制备方法，其特征在于，所述后处理包括依次进行的清洗、干燥和...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈志强，罗玉宏，王青，项锴，梁竞华，蒋榕培，刘梦然，方涛，
申请(专利权)人：北京航天试验技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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