【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及固廢資源化與儲氫催化，具體涉及一種高硫石油焦基硫自摻雜介孔碳負載fe-tm雙金屬合金催化劑及其制備方法與應用。
技術介紹
1、公開該
技術介紹
部分的信息僅僅旨在增加對本專利技術的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。
2、目前，儲氫技術可分為高壓氣態、低溫液態和金屬氫化物固態三種主要類型。盡管前兩種技術在特定條件下表現良好，但因效率、成本或安全問題受限，難以滿足未來人類對不同場景的能源使用的需求。金屬氫化物儲氫，特別是鎂基固態儲氫材料氫化鎂（mgh2），因具有較高的儲氫密度（7.6wt.%）、資源豐富和成本低廉等優點，在固態儲氫領域引起了廣泛關注。但其在實際應用中面臨著較高的工作溫度、大的反應焓以及吸放氫動力學遲緩等挑戰，添加催化組分是改善mgh2儲氫性能的有效策略。
3、高硫石油焦是石油工業延遲焦化過程中產生的工業副產品，其體相硫含量大于3wt%，隨著原油高硫重質程度日益加劇，延遲焦化所產生的高硫石油焦總量激增，高硫石油焦面臨著從出廠、出關到燃用的全面受限和嚴重過剩的問題，其高值處置或回收利用成為了亟待解決的難題。
4、目前，公開了采用高硫石油焦在強堿或強酸（koh、naoh或h3po4等）的活化下，生成活性炭，然而采用這些活化劑會造成設備的嚴重腐蝕以及大量的洗滌用水。此外，在強烈化學反應條件下，高硫石油焦中的體相硫易失穩釋放，未能充分利用其包含的硫資源潛力。碳材料負載金屬可以作為催化劑，改善鎂基材料的儲氫性能，同
技術實現思路
1、為了克服上述問題，本專利技術提供了一種高硫石油焦基硫自摻雜介孔碳負載fe-tm雙金屬合金催化劑及其制備方法與應用。
2、為實現上述技術目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、本專利技術的第一個方面，提供一種高硫石油焦基硫自摻雜介孔碳負載fe-tm雙金屬合金催化劑的組合物，包括：
4、高硫石油焦、高鐵酸鉀以及過渡金屬氯鹽；
5、其中，高硫石油焦和高鐵酸鉀的質量比為1:（0.5~2），過渡金屬氯鹽和高鐵酸鉀的物質的量比為1:（0.8~1.2）；
6、高硫石油焦中硫含量為3~10?wt%。
7、本專利技術的第二個方面，提供一種高硫石油焦基硫自摻雜介孔碳負載fe-tm雙金屬合金催化劑，由第一方面所述的組合物經球磨、惰性氣氛保護下煅燒以及氫氣氣氛下還原煅燒形成。
8、本專利技術的第三個方面，提供第二方面所述的高硫石油焦基硫自摻雜介孔碳負載fe-tm雙金屬合金催化劑的制備方法，包括如下步驟：
9、（1）將高硫石油焦、高鐵酸鉀和過渡金屬氯鹽進行球磨，獲得第一中間體；
10、（2）第一中間體在惰性氣氛保護下以設定的升溫速率升溫至設定溫度后，獲得第二中間體；
11、（3）保持步驟（2）中設定的溫度條件，將氣氛切換為氫氣氣氛，進行還原煅燒，煅燒完成降溫至室溫，洗滌后獲得所述高硫石油焦基硫自摻雜介孔碳負載fe-tm雙金屬合金催化劑。
12、本專利技術的第四個方面，提供第二方面所述的高硫石油焦基硫自摻雜介孔碳負載fe-tm雙金屬合金催化劑在催化mgh2放氫中的應用。
13、本專利技術的有益效果在于：
14、（1）本專利技術提供了一種高硫石油焦基硫自摻雜介孔碳負載fe-tm雙金屬合金催化劑及其制備方法與應用。本專利技術提供的高硫石油焦基硫自摻雜介孔碳負載fe-tm雙金屬合金催化劑，是高硫石油焦在高鐵酸鉀的活化下經惰性氣氛下煅燒以及氫氣氣氛下還原煅燒形成的硫自摻雜介孔碳負載的fe-tm固溶體合金材料。
15、（2）在惰性氣氛保護下煅燒的過程中，高鐵酸鉀替代傳統的強堿或強酸活化劑，發揮“活化-修飾”的雙重功能，高鐵酸鉀高溫下形成堿性活化產物，在高硫石油焦碳化形成的碳框架表面引入更多活性位點；同時有效促進硫元素從石油焦內部向碳框架表面的遷移，并將其穩定固定于碳基體上；再者高鐵酸鉀引入了fe金屬源，使得催化劑材料修飾上fe金屬。在氫氣氣氛下進行還原煅燒過程中，fe和過渡金屬（tm）通過固態晶體擴散形成固溶體合金，還原煅燒過程中高硫石油焦會進一步碳化與活化，促進硫元素從石油焦內部向碳框架表面遷移并均勻自摻雜至碳骨架結構中，最終形成了硫自摻雜介孔碳負載的fe-tm固溶體合金材料。
16、（3）采用高鐵酸鉀作為高硫石油焦的活化劑，不僅避免了設備的腐蝕和大量洗滌水消耗，同時高鐵酸鉀引入了fe金屬源，減少額外金屬前驅體的添加量，優化了工藝流程，降低了生產成本，顯著提升了環保效益。
17、（4）本專利技術中通過高溫還原誘導fe-tm雙金屬的固態晶體擴散合金化，避免了納米fe自燃氧化導致的催化失活，保障fe的催化活性，并進一步激發雙金屬協同催化作用，提升催化性能。
18、（5）本專利技術提供的高硫石油焦基硫自摻雜介孔碳負載fe-tm雙金屬合金催化劑可顯著降低鎂基材料峰值脫氫溫度80~110?k，催化效果與傳統路線制備的催化劑相當，但其成本效益和環保優勢顯著，展現出高硫石油焦在儲氫領域的巨大產業化應用潛力。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種高硫石油焦基硫自摻雜介孔碳負載Fe-TM雙金屬合金催化劑的組合物，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述過渡金屬氯鹽對應的金屬選自鉻、錳、鈷、鎳、鈮或銅中的一種。
3.一種高硫石油焦基硫自摻雜介孔碳負載Fe-TM雙金屬合金催化劑，其特征在于，由權利要求1或2所述的組合物經球磨、惰性氣氛保護下煅燒以及氫氣氣氛下還原煅燒形成。
4.如權利要求3所述的高硫石油焦基硫自摻雜介孔碳負載Fe-TM雙金屬合金催化劑，其特征在于，惰性氣氛保護下煅燒的方法包括：在惰性氣氛保護下以設定的升溫速率升溫至設定溫度；設定的升溫速率為5~10?K/min；設定溫度為973~1173?K；
5.權利要求3或4所述的高硫石油焦基硫自摻雜介孔碳負載Fe-TM雙金屬合金催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，球磨過程中，球料比為（20~50）:1，球磨轉速為300~500?rpm，球磨時間為6~10?h。
7.如權利要求5所述的制備方法，其特征在
8.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，氫氣氣氛下還原煅燒的溫度與步驟（2）中在惰性氣氛保護下煅燒的溫度相同，為973~1173?K；還原煅燒時間為2~4?h；
9.權利要求3或4所述的高硫石油焦基硫自摻雜介孔碳負載Fe-TM雙金屬合金催化劑在催化MgH2放氫中的應用。
10.如權利要求9所述的應用，其特征在于，高硫石油焦基硫自摻雜介孔碳負載Fe-TM雙金屬合金催化劑與MgH2的質量比為（5~15）：（95~85）。
...【技術特征摘要】
1.一種高硫石油焦基硫自摻雜介孔碳負載fe-tm雙金屬合金催化劑的組合物，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述過渡金屬氯鹽對應的金屬選自鉻、錳、鈷、鎳、鈮或銅中的一種。
3.一種高硫石油焦基硫自摻雜介孔碳負載fe-tm雙金屬合金催化劑，其特征在于，由權利要求1或2所述的組合物經球磨、惰性氣氛保護下煅燒以及氫氣氣氛下還原煅燒形成。
4.如權利要求3所述的高硫石油焦基硫自摻雜介孔碳負載fe-tm雙金屬合金催化劑，其特征在于，惰性氣氛保護下煅燒的方法包括：在惰性氣氛保護下以設定的升溫速率升溫至設定溫度；設定的升溫速率為5~10?k/min；設定溫度為973~1173?k；
5.權利要求3或4所述的高硫石油焦基硫自摻雜介孔碳負載fe-tm雙金屬合金催化劑的制備方法，其特征在于，包...
【專利技術屬性】
技術研發人員：常景彩，黃玉林，魏鳳華，張洋，張家豪，劉太洋，王一名，黃沉，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。