【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于温室气体治理和催化化学，涉及环保、纳米材料以及催化化学的交叉和集成，具体为一种nizrox纳米催化剂的制备及其在光热催化乙醇干气重整制合成气中的应用。
技术介绍
1、化石燃料的大规模利用带来了大量的二氧化碳排放，导致了温室效应等环境问题，严重威胁着人类的健康生存。与此同时，随着社会经济的发展和人口的不断增长，对碳基燃料和产品的需求日益增加。无论是解决环境问题还是应对能源危机，二氧化碳资源利用技术都是最有前途的解决方案之一。近几年来甲烷干法重整技术备受关注，其产物合成气可以作为下游化工生产的原料以满足能源需求，然而甲烷作为化石资源天然气的主要成分，利用其不符合绿色可持续发展战略的需求。利用可再生资源是可持续发展的关键，在各种可再生生物质衍生原料替代品中，乙醇似乎是合成气生产的一种有前途的原料，因为它的氢含量相当高，易于获得，无毒且易于处理储存。同时，生物质衍生的乙醇可以很容易地通过水解发酵从木质纤维素生物质中大规模获得，也可以从现有的生物质原料中提取，这些原料来自能源植物、农业工业废物、林业残渣材料和城市固体废物的有机部分。然而，对于传统的热催化乙醇干法重整，其不仅在动力学和热力学上都是不利的，而且极易受到焦炭沉积和伴随的催化剂失活的影响。
2、近年来，光热催化在费托合成、co2转化、nh3合成等过程中引起了广泛的关注。在光热催化中，催化剂在uv-vis-近红外(nir)区域强烈吸收光，导致催化剂局部快速加热，达到热催化反应可能发生的温度范围。光热催化结合了传统热催化和光催化的优点，这两种催化过程的协同作
3、国内外对于特殊形貌担载型金属催化剂催化乙醇干气重整的研究鲜有文献报道，而且特定形貌的镍基催化剂应用于光热协同催化co2还原领域未见专利报道。
技术实现思路
1、为了解决现有技术上述的瓶颈问题，本专利技术目的在于采用水热技术合成形貌均一的zro2纳米棒催化剂；利用沉淀法合成具有纳米棒状结构的nizrox担载型金属催化剂。使ni在zro2纳米棒表面均匀分布并形成强相互作用的界面结构；通过界面结构的优化设计，调控ni活性位电子结构以及ni粒子的尺寸和分散状态，抑制活性组分ni在反应过程中的烧结，提高催化剂稳定性。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种nizrox纳米催化剂的制备，所述制备方法包括如下步骤：
3、①zro2纳米棒的制备
4、在室温条件下，将可溶性zr盐溶解在去离子水中，滴加氨水至ph＝8-10形成溶液a。将一定含量的naoh溶于去离子水中形成溶液b。将溶液b倒入溶液a后，混合液转移至水热反应釜中于180-250℃反应24-48h。待冷却至室温，将抽滤所得沉淀焙烧，制得zro2纳米棒。
5、进一步的，步骤①中所述可溶性zr盐为zrocl·8h2o和zrcl4中的一种。
6、进一步的，将2-3g的zrocl·8h2o溶解在80-100ml去离子水中，再滴加7-10滴氨水(nh3·h2o)形成溶液a。同时将8-10g naoh溶解在20-30ml去离子水中形成溶液b。各自搅拌1-1.5h后，将所述溶液b倒入溶液a；持续搅拌2-2.5h后移至水热反应釜中，于180-250℃反应24-48h。待冷却至室温，抽滤，用去离子水及乙醇洗涤数次，将沉淀于60-90℃烘干过夜；后于马弗炉中400-600℃，煅烧3-5h。
7、②nizrox催化剂的制备
8、在室温条件下，将步骤①制得的zro2纳米棒与可溶性ni盐溶解于去离子水中，加入碳酸钠后反应4-5h；所得的沉淀经洗涤干燥后，焙烧，制得nizrox催化剂。
9、进一步的，步骤②中所述可溶性ni盐为ni(ch3coo)2·4h2o和ni(no3)2·6h2o中的一种。步骤②中所述焙烧过程在400-600℃条件下马弗炉中煅烧4-6h。
10、进一步的，在室温条件下，将0.9-1g的zro2纳米棒与0.4-0.5gni(no3)2·6h2o溶于100ml去离子水中，再加入0.1-0.2g碳酸钠，搅拌4-5h。进行抽滤，用乙醇和水洗涤数次，将沉淀在60-90℃下干燥过夜；后于马弗里中400-600℃煅烧4-5h。
11、一种上述制备方法制得的nizrox纳米催化剂，所述催化剂具有纳米棒状结构，zro2纳米棒表面均匀的负载了活性金属ni，活性金属的担载量为5-15％。
12、一种上述的nizrox纳米催化剂在光热协同催化co2还原制高附加值合成气反应中的应用。利用传统固定床反应器，将所述催化剂加入石英反应管中；反应温度350-550℃，反应压力常压，氙灯光源功率为50-300w。将0.05-0.3g所述催化剂加入石英反应管中；反应物为摩尔比1/1/3的c2h5oh/co2/n2混合气，反应空速为30000-85000mlg-1h-1。
13、进一步的，反应在固定床反应器中进行，将过筛(40-60目)后的0.05-0.1g所述催化剂放入内径为8mm石英反应管中。反应前将催化剂在400-600℃下，5vol％h2/n2(流速30-60ml/min)中在线还原0.5-2h。用氮气吹扫待温度降至反应温度后，在50-300w氙灯光照下，350-550℃下进行乙醇干气重整反应。惰性气体氮气作为稀释气，反应物为摩尔比1/1/3的c2h5oh/co2/n2混合气，反应空速为30000～80000mlg-1h-1。
14、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
15、本专利技术制备的催化剂性能优异，该催化剂在光热协同co2还原反应中表现出优异的催化活性和稳定性。活性金属ni与载体zro2之间的强相互作用及界面结构有利于抑制活性组分ni在反应过程中的烧结，同时增强co2的活化能力，提供活性氧物种，实现积碳的动态消除，避免积碳生成。本专利技术有利于促进温室气体co2减排及高值化利用。
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1.一种NiZrOx纳米催化剂的制备，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述催化剂的制备，其特征在于，步骤①中所述可溶性Zr盐为ZrOCl·8H2O和ZrCl4中的一种。
3.根据权利要求1所述催化剂的制备，其特征在于，步骤②中所述可溶性Ni盐为Ni(CH3COO)2·4H2O和Ni(NO3)2·6H2O中的一种。
4.根据权利要求1所述催化剂的制备，其特征在于，步骤②中所述焙烧过程在400-600℃条件下马弗炉中煅烧4-6h。
5.一种如权利要求1-4任一项所述制备方法制得的NiZrOx纳米催化剂，其特征在于，所述催化剂具有纳米棒状结构，ZrO2纳米棒表面均匀的负载了活性金属Ni。
6.一种如权利要求5所述的NiZrOx纳米催化剂在光热协同催化乙醇干法重整中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，利用固定床反应器，将所述催化剂加入石英反应管中；反应温度350-550℃，反应压力常压，氙灯光源功率为50-300W。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，将0
...【技术特征摘要】
1.一种nizrox纳米催化剂的制备，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述催化剂的制备，其特征在于，步骤①中所述可溶性zr盐为zrocl·8h2o和zrcl4中的一种。
3.根据权利要求1所述催化剂的制备，其特征在于，步骤②中所述可溶性ni盐为ni(ch3coo)2·4h2o和ni(no3)2·6h2o中的一种。
4.根据权利要求1所述催化剂的制备，其特征在于，步骤②中所述焙烧过程在400-600℃条件下马弗炉中煅烧4-6h。
5.一种如权利要求1-4任一项所述制备方法制得的nizrox纳米催化剂...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡伟杰，田宇浩，李懿轩，李婷，王雪柯，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：
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