【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于新能源利用和co2資源化利用領域；具體涉及一種用于光熱co2甲烷化反應的催化劑合成方法。
技術介紹
1、化石能源的減少和環境污染的日益嚴重迫使人們近年來尋求清潔可再生的替代能源。二氧化碳(co2)是一種眾所周知的溫室氣體，在生產有價值的化學品和燃料時，也可以用作零成本甚至負成本的碳原料。該技通過sabatier反應(即甲烷化)減少二氧化碳。這種將二氧化碳轉化為甲烷(ch4)的過程是將co2轉化為可再生化學能的最具吸引力和前景的技術之一。這樣，就有可能繞過與氫儲存、運輸和大規模利用有關的相當大的困難。此外，ch4比氫氣多幾個優點，因為它易于液化，可以更安全地儲存和運輸，并且作為天然氣的主要成分廣泛用于能源密集型應用。
2、對于催化co2甲烷化反應，儲量豐富且成本相對較低的鈷金屬是理想的候選者，其應用已被廣泛探索。由于甲烷化反應是高度放熱的，人們一直致力于將co納米顆粒錨定或固定在支撐材料上，以減輕高溫燒結。然而，設計和制造對ch4產生具有高選擇性的co催化劑，而不是競爭性的逆向水氣轉換反應，仍然是一個主要挑戰。此外，無論是在實驗室條件下還是在工業應用中，co催化劑的反應機理仍然很大程度上是不明確的。
3、太陽能有資源豐富、覆蓋廣泛、方便轉化利用、無污染可再生等優點，因此，如果太陽光可以作為co2甲烷化的能量來源，將是實現二氧化碳資源化利用的有效途徑。
4、傳統的二氧化碳甲烷化的催化劑主要包括非貴金屬基(如ni，cr，fe，mo)和貴金屬基(如ru，rh，pt，pb)。非貴金屬中ni
5、基于此，期望獲得一種較好的催化劑，其可以實現一種環境友好且經濟可行的co2利用技術，從而更好地實現co2資源利用，并且利用效率高，反應條件溫和。
技術實現思路
1、針對現有技術中的缺陷，本專利技術目的在于提供一種用于光熱co2甲烷化反應的催化劑及其制備方法和甲烷制備方法。
2、為了實現上述目的，本專利技術提出了一種用于光熱co2甲烷化反應的催化劑，所述催化劑為單層cob氫氧化物納米片。
3、所合成的單層cob氫氧化物納米片尺寸均勻、具有優異的co2加氫制甲烷的催化活性。
4、再者，本專利技術提供了上述的催化劑在光熱催化反應的應用。
5、另外，本專利技術提出了一種制備上述的催化劑的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：
6、步驟s1：將co源物質充分溶解于無水乙醇中，在冰水浴的條件下充分攪拌得到溶液a；
7、步驟s2：將nabh4溶液加到溶液a中，充分攪拌1～4小時后，將沉淀物洗滌并溶于無水乙醇中，得到溶液b；
8、步驟s3：將koh或naoh水溶液加入到溶液b中，靜置10～15min后取沉淀依次用水與乙醇離心洗滌，于室溫條件下空氣中干燥得到催化劑。
9、優選地，在所述步驟s1中，攪拌為2個小時。
10、優選地，在所述步驟s2中，滴加速度為4～8ml/min的速率進行滴加。
11、優選地，所述co源選自氯化鈷、硝酸鈷、乙酸鈷其中的一種。
12、優選地，所述nabh4與co源中co元素的用量比為25～100g：1mol。更優選為25-50g：1mol。優選地，在所述步驟s3中，所述koh或naoh的濃度為0.125m～1m，更優選為0.25～0.5m。以co元素計，koh或naoh與co源的摩爾比為15-125，優選為30-64。
13、此外，本專利技術提出了一種甲烷制備方法，所述甲烷制備方法以co2為原料，加氫氣在光照條件下生成甲烷，反應所采用的催化劑為上述的催化劑。
14、優選地，所述甲烷制備方法中滿足如下條件的至少其中之一：
15、反應溫度在230～330℃之間；
16、反應條件壓力為常壓；
17、反應光源為太陽光或氙燈光。
18、更為優選地，反應溫度為270～330℃，更優選為300～330℃。
19、另外，本專利技術提出了一種甲烷制備反應系統，所述甲烷制備反應系統包括反應器，所述反應器用于反應制備甲烷，其制備方法采用上述的甲烷制備方法。
20、優選地，所述反應器包括石英光熱氣固相反應器以及置于石英光熱氣固相反應器內的硼硅酸石英濾膜。
21、在一些優選的實施方式中，本專利技術所述的催化劑制備方法包括如下步驟：
22、將16mmol?co(oac)2·4h2o充分溶解于200ml無水乙醇中，在冰水浴的條件下充分攪拌2個小時，得到溶液a；將0.8g?nabh4溶解于40ml冷水中，并以4ml/min的速率緩慢滴加到溶液a中，充分攪拌2個小時后，將沉淀物洗滌并溶于100ml無水乙醇中，得到溶液b；將100ml的1m?koh水溶液加入到溶液b中，靜置10min后將產物依次用水與乙醇離心洗滌，于室溫條件下空氣中干燥得到單層cob氫氧化物納米材料。
23、進一步地，采用太陽能光熱轉化單元對co2進行光熱催化反應，反應后，得到三種產物，即甲烷以及少量乙烷和一氧化碳。
24、基于上述的co2轉化系統的co2甲烷化的方法，包括如下步驟：
25、(1)將10～50mg所得單層cob氫氧化物納米片置于石英光熱氣固相反應器中；
26、(2)將含二氧化碳和氫氣的原料氣通入反應器中，排氣半個小時；
27、(3)控制氙燈光源到催化劑表面的距離，使催化劑表面的反應溫度恒定在170～330℃；
28、(4)反應一定時間，產生的氣相產物通過氣相色譜檢測反應產物，分析轉化率以及選擇性。
29、與現有技術相比，本專利技術的優點和積極效果在于：
30、(1)在本專利技術所述的技術方案中，本專利技術采用太陽能常壓高溫co2甲烷化的催化劑合成方法，并提供了一種節能、系統簡單、低成本、高效的co2資源化利用方法，該系統利用太陽能作為單一能源來源，在相對低溫條件下co2制甲烷的高效產率，實現co2的資源化利用。
31、(2)本專利技術所述的技術方案具有以下突出的特點：第一，反應全程利用太陽能或氙燈光源，無需利用其他資源也不需要外加熱源，清潔環保；第二，反應時間大大降低；第三，反應溫度大大降低，相比于熱催化，該系統能夠產生330℃的溫度，對co2進行有效地轉化；第四，反應環境相對簡單，條件相對溫和，以氙燈光源作為反應的唯一能量來源可以達到相對溫和的反應條件進行co2甲烷化反應。
32、(3)本專利技術所述的技術方案證明了缺電子硼在co2甲烷化反應中促進ch4的生成。同時，反應的能量來源完全來自氙燈光源，通過光化學-熱化學的轉化實現光熱co2加氫反應的有效實現。通過氙燈照射催化劑表面，可以達到330℃左右的高溫，在此本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于光熱CO2甲烷化反應的催化劑，其特征在于，所述催化劑為單層CoB氫氧化物納米片。
2.如權利要求1所述的催化劑在光熱催化反應的應用。
3.一種制備如權利要求1所述的催化劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述Co源選自氯化鈷、硝酸鈷、乙酸鈷其中的一種。
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述NaBH4與Co源中Co元素的用量比為25-100g：1mol。
6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟S3中，所述KOH或NaOH的濃度為0.125M～1M，以Co元素計，KOH或NaOH與Co源的摩爾比為15-64。
7.一種甲烷制備方法，其特征在于，所述甲烷制備方法以CO2為原料，加氫氣在光照條件下生成甲烷，反應所采用的催化劑為如權利要求1所述的催化劑。
8.根據權利要求7所述的甲烷制備方法，其特征在于，所述甲烷制備方法中滿足如下條件的至少其中之一：
9.一種甲烷制備反應系統，其特征在于，
10.根據權利要求9所述的甲烷制備反應系統，所述反應器包括石英光熱氣固相反應器以及置于石英光熱氣固相反應器內的硼硅酸石英濾膜。
...【技術特征摘要】
1.一種用于光熱co2甲烷化反應的催化劑，其特征在于，所述催化劑為單層cob氫氧化物納米片。
2.如權利要求1所述的催化劑在光熱催化反應的應用。
3.一種制備如權利要求1所述的催化劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述co源選自氯化鈷、硝酸鈷、乙酸鈷其中的一種。
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述nabh4與co源中co元素的用量比為25-100g：1mol。
6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟s3中，所述koh或naoh的濃度為0.125m～1m，以c...
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