【技術實現步驟摘要】
本申請涉及催化劑，特別涉及一種碳包覆鎳基催化劑及其快速制備方法和應用。
技術介紹
1、隨著全球能源危機和環境問題的日益加劇，開發和利用清潔、可再生能源已成為全球研究的重點。生物質作為地球上最豐富的可再生資源之一，因其廣泛的來源和碳中性特性，在制氫領域備受關注。生物質熱解是一種有效的制氫技術，它通過在無氧或低氧條件下加熱生物質原料，將其分解為富氫氣體。這一過程不僅能有效利用農業廢棄物等生物資源，還能夠減少對化石燃料的依賴，降低溫室氣體排放，推動碳循環利用。
2、傳統的生物質熱解技術雖然能夠生產氫氣，但在效率和氫氣產率方面仍存在較大的局限性。尤其是常規的熱解過程產生的氣體中含有多種雜質，氫氣純度較低，需要后續的凈化處理。此外，氫氣的產率有限，難以滿足大規模應用需求。為了提高氫氣產量與純度，研究者們開發了催化熱解技術，通過引入催化劑，不僅能加快熱解反應速率，還能顯著提升氫氣的產出和質量。在這類技術中，鎳基催化劑因其優異的催化性能和相對低廉的成本，成為研究的重點之一。鎳基催化劑能夠促進生物質中碳氫鍵的斷裂，提高氫氣的生成效率，同時減少副產物的生成。
3、相比單一金屬催化劑，多元鎳基催化劑具有更優秀的性能表現。通過在鎳基催化劑中引入其他金屬元素，如銅、鈷、鉬等，能夠進一步增強催化劑的活性、穩定性以及抗積碳能力。這些多元金屬的協同作用，不僅能提升鎳基催化劑對生物質中復雜組分的催化轉化效率，還能有效抑制催化劑在高溫熱解環境中的失活現象。例如，鈷的引入能夠提高鎳的催化活性，而鉬則可以增加催化劑的抗硫性和抗氧化性，從而延長
4、然而，現有的鎳基催化劑及其多元化改性策略在實際應用中仍面臨一系列問題。傳統的催化劑制備方法通常較為復雜且耗時，難以實現規模化的經濟性生產,例如現有的制備方法通常需要在高溫處理步驟中耗時多個小時。此外，催化劑在反應過程中的活性和選擇性仍需進一步提升，以應對不同類型生物質原料的多樣性和復雜性。
5、因此，開發一種高效、低成本的多元鎳基催化劑的快速制備方法，尤其是制備能夠兼具高活性和良好選擇性的催化劑，對于提高生物質熱解制氫技術的效率和可行性至關重要。這不僅能夠推動生物質制氫技術的商業化應用，還能為清潔能源的可持續發展提供新的技術路徑。
技術實現思路
1、為解決上述
技術介紹
中提到的現有技術的問題，本申請提供一種碳包覆鎳基催化劑的快速制備方法，其技術方案如下：
2、本申請提供的碳包覆鎳基催化劑的快速制備方法包括以下步驟：
3、混合：將鎳前驅體、其他金屬元素前驅體以及催化劑載體加入至溶劑中，分散均勻形成混合物；
4、蒸干：將所述混合物置于一定溫度下加熱攪拌，直至所述溶劑蒸干；
5、研磨：研磨蒸干后的產物，得到混合物粉末；
6、高溫加熱：將所述混合物粉末進行高溫加熱處理，冷卻后即得所述碳包覆鎳基催化劑；
7、其中，所述高溫加熱處理的升溫曲線為：以25～100℃/s的升溫速率從室溫升溫至700～1600℃，并于700～1600℃下恒溫加熱1～90s，而后自然冷卻至室溫。
8、在一些實施例中，所述鎳前驅體包括乙酰丙酮鎳、硝酸鎳、氯化鎳中的一種或多種組合；所述其他金屬前驅體為其他金屬元素的乙酰丙酮鹽、其他金屬元素的硝酸鹽、其他金屬元素的氯化鹽中的一種或多種組合；其中，所述其他金屬元素為錳、鐵、鈷、鉬中的一種；所述催化劑載體為椰殼炭、木屑炭中的一種或兩種組合。
9、在一些實施例中，所述催化劑載體、所述其他金屬元素前驅體、所述鎳前驅體的質量比為1:(0.1～0.55):(0.1～1)。
10、在一些實施例中，在所述混合步驟中，所述溶劑由水和乙醇按體積比1:(0.5～2)混合而成。
11、在一些實施例中，在所述蒸干步驟中，將所述混合物置于70～110℃下加熱攪拌2～5h，以蒸干所述溶劑。
12、在一些實施例中，所述其他金屬前驅體為其他金屬元素的乙酰丙酮鹽、其他金屬元素的硝酸鹽、其他金屬元素的氯化鹽中的一種或多種組合；其中，所述其他金屬元素為錳；所述加熱處理的升溫曲線為：以75℃/s的升溫速率從室溫升溫至1000℃，并于1000℃下恒溫加熱30s，而后自然冷卻至室溫。
13、在一些實施例中，該制備方法包括以下步驟：
14、混合：將所述鎳前驅體、所述其他金屬元素前驅體以及所述催化劑載體加入至所述溶劑中，超聲分散0.5～1h均勻形成所述混合物；
15、蒸干：將所述混合物置于一定溫度下加熱攪拌，直至所述溶劑蒸干；
16、研磨：將蒸干后的產物用刮刀刮下，轉移至研缽研磨，得到所述混合物粉末；
17、高溫加熱：將所述混合物粉末轉移至焦耳熱管式爐的石墨管中進行所述高溫加熱處理，冷卻后即得所述碳包覆鎳基催化劑。
18、本申請還提供一種碳包覆鎳基催化劑，其采用如上所述的碳包覆鎳基催化劑的快速制備方法制得。
19、在一些實施例中，碳包覆鎳基催化劑包括催化劑載體、負載在催化劑載體上的碳包覆鎳基納米顆粒。
20、本申請還提供一種如上所述的碳包覆鎳基催化劑在生物質熱解制氫中的應用。
21、本申請提供的碳包覆鎳基催化劑的快速制備方法，與現有的技術相比，具有以下有益效果：
22、本申請提供的碳包覆鎳基催化劑的快速制備方法，其能夠在短時間內高效地、大批量地制備出高性能鎳基催化劑，單次制備耗時較短且過程簡便快捷；所制備的催化劑顆粒小且尺寸分布較為均勻，同時其表面形成了層數可控的碳包覆，該催化劑具備高活性和良好的選擇性，其在生物質熱解制氫應用中展現了優秀的催化性能，從而具備廣泛的應用潛力。
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1.一種碳包覆鎳基催化劑的快速制備方法，其特征在于,包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的碳包覆鎳基催化劑的快速制備方法，其特征在于：所述鎳前驅體包括乙酰丙酮鎳、硝酸鎳、氯化鎳中的一種或多種組合；
3.根據權利要求1所述的碳包覆鎳基催化劑的快速制備方法，其特征在于：所述催化劑載體、所述鎳前驅體、所述其他金屬元素前驅體的質量比為1:(0.1～0.55):(0.1～1)。
4.根據權利要求1所述的碳包覆鎳基催化劑的快速制備方法，其特征在于：在所述混合步驟中，所述溶劑由水和乙醇按體積比1:(0.5～2)混合而成。
5.根據權利要求1所述的碳包覆鎳基催化劑的快速制備方法，其特征在于：在所述蒸干步驟中，將所述混合物置于70～110℃下加熱攪拌2～5h，以蒸干所述溶劑。
6.根據權利要求2所述的碳包覆鎳基催化劑的快速制備方法，其特征在于：所述其他金屬前驅體為其他金屬元素的乙酰丙酮鹽、其他金屬元素的硝酸鹽、其他金屬元素的氯化鹽中的一種或多種組合；其中，所述其他金屬元素為錳；
7.根據權利要求1所述的碳包覆鎳基催化劑的快速
8.一種碳包覆鎳基催化劑，其特征在于：采用如權利要求1-7任一項所述的碳包覆鎳基催化劑的快速制備方法制得。
9.根據權利要求8所述的碳包覆鎳基催化劑，其特征在于：包括催化劑載體、負載在催化劑載體上的碳包覆鎳基納米顆粒。
10.一種如權利要求8-9任一項所述的碳包覆鎳基催化劑在生物質熱解制氫中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種碳包覆鎳基催化劑的快速制備方法，其特征在于,包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的碳包覆鎳基催化劑的快速制備方法，其特征在于：所述鎳前驅體包括乙酰丙酮鎳、硝酸鎳、氯化鎳中的一種或多種組合；
3.根據權利要求1所述的碳包覆鎳基催化劑的快速制備方法，其特征在于：所述催化劑載體、所述鎳前驅體、所述其他金屬元素前驅體的質量比為1:(0.1～0.55):(0.1～1)。
4.根據權利要求1所述的碳包覆鎳基催化劑的快速制備方法，其特征在于：在所述混合步驟中，所述溶劑由水和乙醇按體積比1:(0.5～2)混合而成。
5.根據權利要求1所述的碳包覆鎳基催化劑的快速制備方法，其特征在于：在所述蒸干步驟中，將所述混合物置于70～110℃下加...
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