【技術實現步驟摘要】
本申請涉及co2捕獲-甲烷化一體化，尤其是涉及一種用于co2捕獲-甲烷化一體化的ni/mgo基納米片及其制備方法。
技術介紹
1、自工業革命以來，化石燃料燃燒大量排放的以co2為主的溫室氣體所引起的氣候變化及極端天氣威脅著人類生命健康安全。co2捕集以及加氫轉化實現co2回收利用的有效方法。co2捕獲-轉化一體化(iccu)技術可以實現將工業尾氣在同一反應器中利用余熱捕獲co2并原位轉化為合成燃料和增值化工產品。iccu技術的實施需要開發雙功能材料(dfms)，dfms包含用于co2吸附的堿性位點以及co2轉化的催化位點。其中，co2捕獲-甲烷化一體化(iccu-m)合成ch4可以通過現有的管道網運輸，更具經濟效益。
2、在co2捕獲-甲烷化的材料設計中，昂貴的活性中心，低穩定性，低co2捕獲能力都是限制雙功能材料工業化應用的重要因素。中國專利cn111603906a提出一種改性的mgo吸附劑，其吸附效果是未改性菱鎂礦吸附劑的4倍，但其最優co2吸附量只達到了0.203mmol/gco2吸附量。中國專利cn117443339a提出了一種熔融鹽改性的mgo吸附劑，在300℃時，達到10mmol/g?co2吸附量，但其co2吸附能力隨著循環次數的增加而不斷下降。因此，選擇合適的吸附組分、催化組分及創新合成方法以實現高穩定性，低成本，高co2捕獲能力以及優異的甲烷化性能對于co2捕獲-甲烷化一體化實踐具有重要意義。
3、本專利技術針對目前co2捕獲-甲烷化的雙功能材料的穩定性差，co2捕獲能力低等不足之處，提出
技術實現思路
1、鑒于現有co2捕獲甲烷化技術存在的問題，本專利技術提供一種應用于中溫范圍(300～400℃)的具有高穩定性，低成本的co2捕獲-甲烷化一體化的雙功能材料及其制備方法與應用。
2、為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術提供一種co2捕獲-甲烷化一體化雙功能材料，所述催化劑包括催化組分和吸附組分，其中mgo為主吸附組分，ni為主催化劑。主要利用一下四個方面分別提升co2捕獲-甲烷化一體化雙功能材料的co2吸附量、co2轉化率、ch4選擇性及循環穩定性。
3、其一，改變ni/mgo納米片主催化組分ni的負載量，其負載量為5～40wt％mgo；
4、其二，加入堿金屬li、na、k一種或多種，且堿金屬的總添加量為10-30wt％mgo，利用堿金屬添加劑提升mgo的co2吸附量；
5、其三，加入al、zr、mn、ce、y助催化劑的一種，且助催化劑的總添加量為mg∶m(摩爾比)＝15∶1～15∶3，利用助催化劑提升ni主催化劑的催化活性；
6、其四，加入有機模板劑聚乙烯吡咯烷酮(pvp)，并調節模板劑與與所添加金屬鹽總質量的比例，m(pvp)∶m(金屬鹽的總質量)＝1∶1、2∶1、3∶1，利用模板劑改變催化劑的孔徑結構提升co2捕獲能力以及提高催化劑穩定性；
7、本申請還提供了一種操作簡單的雙功能材料的制備方法，所述方法包括以下步驟：
8、催化劑制備：
9、(1)將聚乙烯吡咯烷酮(pvp)溶解于去離子水中，攪拌至澄清，得到溶液a；
10、(2)將所需金屬硝酸鹽共同加入上述溶液a中，磁力攪拌1h，得到溶液b；
11、(3)將溶液b置于真空冷凍干燥器中，真空冷凍除水48h，得到固體c；
12、(4)固體c置于坩堝中，在馬弗爐中450℃煅燒6h，升溫速率為1℃/min，
13、最后得到所述催化劑；
14、本專利技術中用于co2捕獲-甲烷化一體化雙功能材料可以在中溫范圍實現co2捕獲和甲烷化反應，能夠實現雙功能材料的高穩定性、低成本、優異的co2捕獲-甲烷化能力。優化得到催化劑30％ni-(10％na-10％k)-al2mg15ox，該催化劑實現了16.2mmol/g?co2吸附量、70％co2轉化率，100％ch4選擇性以及長達1000h的循環穩定性。
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1.一種Ni/MgO基納米片用于CO2捕獲-甲烷化一體化，其特征在于，所述吸附劑以MgO基為主吸附劑，Ni為主催化劑，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中添加的模板劑為聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，模板劑與與所添加金屬鹽總質量的比例，m(PVP)∶m(金屬鹽的總質量)＝1∶1、2∶1、3∶1。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中的主催化劑六水合硝酸鎳，改變Ni的含量，其負載量為5～40wt％MgO。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中堿金屬助吸附劑硝酸鋰、硝酸鈉、硝酸鉀一種或多種，堿金屬的總添加量為10～30wt％MgO。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中助催化劑九水合硝酸鋁、五水合硝酸鋯、六水合硝酸鈰、六水合硝酸釔、六水合硝酸錳一種或多種，且助催化劑的總添加量為Mg∶M(摩爾比)＝15∶1～15∶3。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，CO2捕獲-甲烷化一體化反應在固定床中進行，將所制備的雙功能材料進行壓片、篩粒
...【技術特征摘要】
1.一種ni/mgo基納米片用于co2捕獲-甲烷化一體化，其特征在于，所述吸附劑以mgo基為主吸附劑，ni為主催化劑，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中添加的模板劑為聚乙烯吡咯烷酮(pvp)，模板劑與與所添加金屬鹽總質量的比例，m(pvp)∶m(金屬鹽的總質量)＝1∶1、2∶1、3∶1。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中的主催化劑六水合硝酸鎳，改變ni的含量，其負載量為5～40wt％mgo。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中堿金屬助吸附劑硝酸鋰、硝酸鈉、硝酸鉀一種或多種，堿金屬的總添加量為10～30wt％mgo。
5.根據權利要求1...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙晨，趙培培，張晗昕，田井清，
申請(專利權)人：華東師范大學，
類型：發明
國別省市：
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