【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及能源催化，尤其涉及一种光热耦合催化甲醇和水连续制氢的催化剂、制备方法及应用。
技术介绍
1、氢气因其高效、清洁和能量密度高的特点被视为理想的清洁能源，然而h2的存储存在安全风险和成本高昂的问题。甲醇的氢含量高(12.6wt％)，且易于运输和储存，被认为是一种优质的液态h2存储介质。在多种甲醇制氢的方法中，甲醇和水重整制氢是最具有吸引力的，不仅可以释放储存在甲醇中的氢，还可以激活等摩尔量的水以产生h2。
2、然而，传统甲醇和水(均为气态分子)重整的反应温度为200～350℃，反应压力为2～6mpa，能量成本高。以用于氢燃料电池的制氢为例，传统甲醇和水重整的反应温度远高于燃料电池的操作温度(50～100℃)，而且会产生co副产物，导致贵金属催化剂电极被毒化。
3、因此，有必要开发一种能在较温和条件下高效催化甲醇和水连续制氢的方法。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种光热耦合催化甲醇和水连续制氢的催化剂、制备方法。本专利技术利用真空烘箱特有的真空和水蒸气气氛，对催化剂缺陷、助催化剂尺寸和价态、以及界面结构进行精准调控，借助设计的连续式固定床光热反应器，该催化剂在较温和的条件下可通过光热协同效应高效催化甲醇和水连续制氢，且制备方法简单，易操作，可大规模生产。
2、具体
技术实现思路
如下：
3、第一方面，本专利技术提供一种光热耦合催化甲醇和水连续制氢的催化剂制备方法，所述催化剂由第一助催化剂和第二助催
4、步骤1、配置金属离子浓度为0.5～2mg/ml的第一助催化剂前驱体溶液，配置金属离子浓度为0.1～1mg/ml的第二助催化剂前驱体溶液，并按原子比为1:1～5:1关系将二者混合均匀，获得0.5～10ml混合前驱体溶液；
5、步骤2、采用所述混合前驱体溶液对所述光催化基底进行等体积浸渍处理，得到第一催化剂前体；
6、步骤3、将第一催化剂前体放入真空烘箱中，将真空烘箱抽至真空后，加热真空烘箱至100～300℃，保持1～5h后取出，得到第二催化剂前体；
7、步骤4、将第二催化剂前体研磨成粉末，去离子水离心洗涤2～3次，在60～80℃环境下干燥12～15h后，获得所述催化剂。
8、可选地，所述第一助催化剂选自pt、pd、cu、fe、au、ag、zn、co、ni或ru；所述第一助催化剂前驱体溶液为含有pt、pd、cu、fe、au、ag、zn、co、ni或ru的氯化物、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐或醋酸盐溶液；
9、所述第二助催化剂选自li、na、k、ca、mg、ba或cs；所述第二助催化剂前驱体溶液为含有li、na、k、ca、mg、ba或cs的氯化物、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐或醋酸盐溶液。
10、可选地，所述光催化剂基底选自原始的或者通过缺陷改性的p25、tio2、g-c3n4、zno、ceo2、bi2wo6、bi2moo6、fe2o3、in2o3或wo3。
11、可选地，步骤3中，所述将真空烘箱抽至真空包括：将真空烘箱抽至真空度为95～10％后，停止抽真空；
12、所述加热真空烘箱至100～300℃，所述第一催化剂前体在加热过程中释放水蒸气，以使加热过程在含有水蒸气环境下进行。
13、可选地，步骤4中，所述干燥是在鼓风烘箱中进行。
14、第二方面，本专利技术提供一种上述第一方面所述的制备方法获得的光热耦合催化甲醇和水制氢的催化剂，所述催化剂由第一助催化剂和第二助催化剂共同负载于光催化剂基底形成；其中，所述第一助催化剂的负载量为0.2～1％，所述第二助催化剂的负载量为0.1～1％，其余为所述光催化剂基底；
15、所述第一助催化剂选自pt、pd、cu、fe、au、ag、zn、co、ni或ru；
16、所述第二助催化剂选自li、na、k、ca、mg、ba或cs；
17、所述光催化剂基底选自原始的或者通过缺陷改性的p25、tio2、g-c3n4、zno、ceo2、bi2wo6、bi2moo6、fe2o3、in2o3或wo3。
18、可选地，所述第一助催化剂选自pt、co或ru；
19、所述第二助催化剂选自li、na、ba或cs；
20、所述光催化剂基底选自原始的或者通过缺陷改性的p25、g-c3n4或in2o3。
21、第三方面，本专利技术提供一种上述第一方面所述的制备方法获得的光热耦合催化甲醇和水制氢的催化剂的应用，所述催化剂用于光热耦合催化甲醇和水连续制氢，包括：
22、将所述催化剂装填入连续式固定床光热反应器中，然后用惰性气体吹扫反应器30min，并将反应器升温到80～250℃、压力设定在0.1～3mpa；
23、向连续式固定床光热反应器中通入摩尔比为1:1～1:10的甲醇气体和水蒸气，并打开光源，所述催化剂在光热条件下催化甲醇和水连续制氢。
24、可选地，所述催化剂装填入连续式固定床光热反应器前，将所述催化剂在盛有di水的玻璃皿中进行超声分散，然后烘干，形成催化剂膜后，连同玻璃皿一同放入光热反应器中。
25、可选地，所述惰性气体为n2或ar；
26、所述光源为自然光源或者人造光源。
27、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
28、本专利技术提供的一种光热耦合催化甲醇和水制氢的催化剂制备方法，该催化剂由第一助催化剂和第二助催化剂共同负载于光催化剂基底形成；其中，第一助催化剂选自viii族金属及其氧化物、ib族金属及其氧化物或iib族金属及其氧化物；第二助催化剂选自碱金属或碱土金属；光催化剂基底选自原始的或者通过缺陷改性的p25、tio2、g-c3n4、zno、ceo2、bi2wo6、bi2moo6、fe2o3、in2o3或wo3。本专利技术通过等体积浸渍方式将含有第一助催化剂、第二助催化剂的前驱体溶液负载于光催化剂基底的表面后转移至真空烘箱，并将真空烘箱抽至真空后，进行100～300℃加热，使得前驱体溶液中的金属盐发生热分解转化为对应的金属纳米颗粒和/或金属氧化物(活性相与碱金属)负载于光催化剂基底上。本专利技术通过控制真空烘箱的温度、加热时间、真空度和水蒸气浓度，对催化剂缺陷、助催化剂尺寸和价态、以及界面结构进行精准调控。负载的活性金属和碱金属共同作用，改善了催化剂的吸光能力、吸附特性和电荷分离效率，实现了高效高稳定性光热耦合催化甲醇和水制氢。此外，催化剂原料易得，金属负载量极低，制备步骤简单易行，条件温和，可在短时间内大批量制备。
29、此外，本专利技术提供的催化剂用于光热耦合催化甲醇和水制氢，产氢本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光热耦合催化甲醇和水连续制氢的催化剂制备方法，其特征在于，所述催化剂由第一助催化剂和第二助催化剂共同负载于光催化剂基底形成；所述第一助催化剂选自VIII族金属及其氧化物、IB族金属及其氧化物或IIB族金属及其氧化物；所述第二助催化剂选自碱金属或碱土金属；所述光催化剂基底选原始的或者通过缺陷改性的金属氧化物或非金属半导体光催化剂；所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利1所述的催化剂制备方法，其特征在于，所述第一助催化剂选自Pt、Pd、Cu、Fe、Au、Ag、Zn、Co、Ni或Ru；所述第一助催化剂前驱体溶液为含有Pt、Pd、Cu、Fe、Au、Ag、Zn、Co、Ni或Ru的氯化物、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐或醋酸盐溶液；
3.根据权利1所述的催化剂制备方法，其特征在于，所述光催化剂基底选自原始的或者通过缺陷改性的P25、TiO2、g-C3N4、ZnO、CeO2、Bi2WO6、Bi2MoO6、Fe2O3、In2O3或WO3。
4.根据权利1所述的催化剂制备方法，其特征在于，步骤3中，所述将真空烘箱抽至真空包括：将真空烘箱抽至真空度为95
5.根据权利1所述的催化剂制备方法，其特征在于，步骤4中，所述干燥是在鼓风烘箱中进行。
6.一种上述权利要求1-5任一所述的催化剂制备方法获得的光热耦合催化甲醇和水制氢的催化剂，其特征在于，所述催化剂由第一助催化剂和第二助催化剂共同负载于光催化剂基底形成；其中，所述第一助催化剂的负载量为0.2～1％，所述第二助催化剂的负载量为0.1～1％，其余为所述光催化剂基底；
7.根据权利6所述的催化剂，其特征在于，所述第一助催化剂选自Pt、Co或Ru；
8.一种权利要求1-5任一所述的催化剂制备方法获得的光热耦合催化甲醇和水制氢的催化剂的应用，其特征在于，所述催化剂用于光热耦合催化甲醇和水制氢，包括：
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述催化剂装填入连续式固定床光热反应器前，将所述催化剂在盛有去离子水的玻璃皿中进行超声分散，然后烘干，形成催化剂膜后，连同玻璃皿一同放入光热反应器中。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述惰性气体为N2或Ar；
...【技术特征摘要】
1.一种光热耦合催化甲醇和水连续制氢的催化剂制备方法，其特征在于，所述催化剂由第一助催化剂和第二助催化剂共同负载于光催化剂基底形成；所述第一助催化剂选自viii族金属及其氧化物、ib族金属及其氧化物或iib族金属及其氧化物；所述第二助催化剂选自碱金属或碱土金属；所述光催化剂基底选原始的或者通过缺陷改性的金属氧化物或非金属半导体光催化剂；所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利1所述的催化剂制备方法，其特征在于，所述第一助催化剂选自pt、pd、cu、fe、au、ag、zn、co、ni或ru；所述第一助催化剂前驱体溶液为含有pt、pd、cu、fe、au、ag、zn、co、ni或ru的氯化物、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐或醋酸盐溶液；
3.根据权利1所述的催化剂制备方法，其特征在于，所述光催化剂基底选自原始的或者通过缺陷改性的p25、tio2、g-c3n4、zno、ceo2、bi2wo6、bi2moo6、fe2o3、in2o3或wo3。
4.根据权利1所述的催化剂制备方法，其特征在于，步骤3中，所述将真空烘箱抽至真空包括：将真空烘箱...
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