一种促进CO2转化为CO的催化剂的制备方法

：本发明专利属于功能催化材料制备，具体涉及一种促进co2转化为co的催化剂的制备方法。

背景技术

0、背景技术：

1、自工业革命以来，能源高效利用始终是人类社会面临的挑战。一方面，煤炭燃烧利用过程中产生相当可观量的固体废弃物(煤炭燃烧残留、粉煤灰及脱硫石膏等)；另一方面煤炭等化石能源过度使用还会导致大气中二氧化碳(co2)浓度急剧增加，造成全球变暖等环境问题。二氧化碳还原是研究较多的解决方案之一，主要有电催化还原co2、光催化还原co2和热催化还原co2几种技术。其中电催化还原co2不仅能够降低空气中co2的含量，还能够生成具有高附加值的含碳化学品及工业原料，从而实现碳循环，是一种非常有前景的技术；其中电催化还原co2所用的催化剂的制备方法有：1、将贵金属钯和金以自组装的方式合成了无规则的pd-au双元纳米线催化剂，将其用于电化学还原co2反应，co的法拉第效率可达到94.3％，但是由于上述钯和金均为贵金属，因此使用上述催化剂的成本较高；2、过气相沉积法修饰氟硅烷(fas)得到h-e-mos2催化剂，将其用于电化学还原co2反应，co的法拉第效率仅为81.2％，而且制备催化剂的工艺复杂；3、以热解zif-8得到了氮掺杂碳材料(nc)作为催化剂的载体，接着将镍纳米颗粒负载于nc材料，随后进行高温处理，在此过程中，镍纳米颗粒不断地往nc内部侵蚀，形成多孔碳材料催化剂(se-ni sas@pnc)，将其用于电化学还原co2反应，co的法拉第效率仅为88％。因此，通过简单方法制备低成本、高活性和高选择性的催化剂是目前研究的热点。

2、本发明提供了一种促进co2转化为co的催化剂的制备方法，所合成的催化剂可用于电催化还原co2高选择性地制备一氧化碳，同时为固体废弃物的综合利用提供了新的方向。

技术实现思路

0、技术实现要素：

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种促进co2转化为co的催化剂的制备方法，本发明提供的促进co2转化为co的催化剂的制备方法所制备的ni/sio2-al2o3-nc催化剂具有高活性，在宽电势范围下均能得到较高的co2转化产co的法拉第效率，实现固废资源化高技术高质量发展。

2、本发明的技术方案公开了一种促进co2转化为co的催化剂的制备方法，其包括以下步骤：

3、(1)混合：按照质量百分数为100％计算，将0.01-0.3％硅铝混合物、0.2-0.7％炭黑、1.3-1.8％硝酸镍和其余浓度为15-20％的醇溶液充分混合均匀，得到混合物a，接着按照质量比m2-甲基咪唑溶液:m混合物a＝1.5-2.5：1，将浓度为5-15％的2-甲基咪唑溶液加入所述混合物a中进行搅拌，得到混合物b；2-甲基咪唑溶液提供n源，同时更好的与金属盐结合，提高催化剂的活性；

4、(2)洗涤干燥：将步骤(1)中的所述混合物b用超纯水洗涤，接着将洗涤后的所述混合物b进行真空干燥12-24h，得到黑色固体物；

5、(3)焙烧：将步骤(2)中的所述黑色固体物加入管式炉中，控制所述管式炉中的温度以2-5℃/min的速率升至500-800℃，并在该温度下保温0-4h，期间向所述管式炉中通入保护气体，完成保温后自然冷却至室温，得到ni/sio2-al2o3-nc催化剂粗品，充分将2-甲基咪唑、金属盐烧结固定在添加硅铝混合物的炭黑上，形成金属-氮活性结构。

6、进一步的，步骤(1)中的所述硅铝混合物中的sio2和al2o3的含量在70-80％。

7、进一步的，步骤(1)中的所述硅铝混合物的制备方法包括如下步骤：

8、(a)碱处理：按照质量比m粉煤灰:m氢氧化钾＝1：3-7，将粉煤灰加入至浓度为2mol/l的氢氧化钾溶液中，接着加热至70-100℃，并保温反应2-8h，然后自然冷却至室温，得到反应物；

9、(b)洗涤烘干：将步骤(a)中的所述反应物用去离子水洗涤，接着用浓度为1mol/l的稀盐酸对所述反应物进行3-8h的酸浸，酸浸的温度为70-80℃的，然后用超纯水超声洗涤至中性，最后进行烘干，其中烘干温度为80-110℃，烘干时间为1-2h。

10、(c)高温焙烧：将步骤(b)中烘干后的反应物在600-1000℃下焙烧0.5-2h，得到所述硅铝混合物。

11、进一步的，步骤(1)中的所述醇溶液中的醇为乙醇、甲醇、异丙醇中的一种或多种。

12、进一步的，步在步骤(1)中，搅拌的速度为600-1000rpm，搅拌的时间为0.5-6h。

13、进一步的，步在步骤(2)中，真空干燥的干燥温度为40-100℃，真空度低于-0.07mpa。

14、进一步的，步步骤(3)中的所述保护气体为氧气、氮气、氩气或氩气-氢气混合气中的一种或几种。

15、进一步的，步在步骤(3)之后还包括以下步骤：洗涤过滤烘干：将步骤(3)中的催化剂粗品加入浓度为1mol/l的稀盐酸中，接着加热搅拌，加热温度为50-70℃，搅拌0.5-4h，所述稀盐酸的质量是所述催化剂粗品的11-14倍，接着经过离心分离，然后用超纯水对分离出的固体物料反复洗涤至中性，最后进行烘干，其中烘干温度为40-100℃，烘干时间为8-36h，得到催化剂成品。

16、本发明的优点：

17、1、本发明提供的促进co2转化为co的催化剂的制备方法，所制备的ni/sio2-al2o3-nc催化剂具有高活性，在宽电势范围下均能得到较高的co2转化产co的法拉第效率，同时本发明公开的制备方法过程简洁，过程可控。

18、2、本发明提供的促进co2转化为co的催化剂的制备方法，以固体废弃物粉煤灰为原料，提取其中有效成分，合成高活性co2电还原催化剂，为固废综合利用开辟新途径，实现固废资源化高技术高质量发展。

技术特征：

1.一种促进co2转化为co的催化剂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种促进co2转化为co的催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的所述硅铝混合物中的sio2和al2o3的含量在70-80％以上。

3.根据权利要求1或2所述的一种促进co2转化为co的催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的所述硅铝混合物的制备方法包括如下步骤：

4.根据权利要求1所述的一种促进co2转化为co的催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的所述醇溶液中的醇为乙醇、甲醇、异丙醇中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种促进co2转化为co的催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，搅拌的速度为600-1000rpm，搅拌的时间为0.5-6h。

6.根据权利要求1所述的一种促进co2转化为co的催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，真空干燥的干燥温度为40-100℃，真空度低于-0.07mpa。

7.根据权利要求1所述的一种促进co2转化为co的催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的所述保护气体为氧气、氮气、氩气或氩气-氢气混合气中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的一种促进co2转化为co的催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤(3)之后还包括以下步骤：洗涤过滤烘干：将步骤(3)中的催化剂粗品加入浓度为1mol/l的稀盐酸中，接着加热搅拌，加热温度为50-70℃，搅拌0.5-4h，所述稀盐酸的质量是所述催化剂粗品的11-14倍，接着经过离心分离，然后用超纯水对分离出的固体物料反复洗涤至中性，最后进行烘干，其中烘干温度为40-100℃，烘干时间为8-36h，得到催化剂成品。

技术总结本发明公开了一种促进CO<subgt;2</subgt;转化为CO的催化剂的制备方法，其包括以下步骤：(1)混合；(2)洗涤干燥；(3)焙烧；(4)洗涤过滤烘干。有益效果：本发明提供的促进CO<subgt;2</subgt;转化为CO的催化剂的制备方法，所制备的Ni/SiO<subgt;2</subgt;‑Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;‑NC催化剂具有高活性，在宽电势范围下均能得到较高的CO<subgt;2</subgt;转化产CO的法拉第效率，同时本发明公开的制备方法过程简洁，过程可控；以固体废弃物粉煤灰为原料，提取其中有效成分，合成高活性CO<subgt;2</subgt;电还原催化剂，为固废综合利用开辟新途径。技术研发人员：曾尚红,王煌东,付晓娟,谷晓俊,韩雪,郭艳,赵莉,张宏博,高杨,冯雪敏受保护的技术使用者：内蒙古大学技术研发日：技术公布日：2024/4/24