本發(fā)明屬于催化劑領(lǐng)域，具體涉及一種氧化銅催化劑。

背景技術(shù)：

1、使用化石燃料造成的能源消耗和環(huán)境污染日益嚴(yán)重，促使全球開發(fā)生態(tài)友好型可再生能源戰(zhàn)略。氫氣作為下一代能源引起了越來越多的研究關(guān)注，但高昂的生產(chǎn)和運(yùn)輸成本嚴(yán)重限制了其廣泛應(yīng)用。液態(tài)甲醇被認(rèn)為是一種前景廣闊的氫載體，在安全性和運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)性方面具有固有的優(yōu)勢。此外，ch3oh還具有體積能量密度大、可再生等優(yōu)點(diǎn)，因此可在燃料電池系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)低成本原位氫利用。因此，開發(fā)高效的甲醇制氫反應(yīng)對緩解環(huán)境問題和能源危機(jī)具有重要意義。而甲醇蒸汽重整(msr)是最發(fā)達(dá)和最常用的方法，主要涉及甲醇分解和水氣變換反應(yīng)，因?yàn)樗哂懈遠(yuǎn)/c摩爾比、無硫和氮排放、重整溫度低(200-350℃)等優(yōu)點(diǎn)。開發(fā)高效耐用的催化劑對msr反應(yīng)意義重大。銅基催化劑以其低成本、高活性和h2選擇性等優(yōu)點(diǎn)吸引了越來越多的關(guān)注。

2、然而，由于銅的taman溫度較低(407℃)，活性銅在反應(yīng)過程中容易發(fā)生團(tuán)聚和燒結(jié)，因此提高銅基催化劑的熱穩(wěn)定性也是一個重要的問題。

3、通常，浸漬法、溶膠-凝膠法和共沉淀法被用來制備用于各種熱催化反應(yīng)的銅基納米催化劑。這些方法可在一定程度上控制催化劑表面原子尺度的組成和形態(tài)。然而，許多策略都包含相當(dāng)復(fù)雜的制備過程，如苛刻的合成條件(壓力、氣體環(huán)境等)、特定的溶劑和費(fèi)力的改性處理(退火、離子交換或蝕刻)，這些都為大規(guī)模應(yīng)用制造了障礙。有鑒于此，必須開發(fā)一種簡單、通用、低成本的技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)高效的表面工程，提高msr催化劑的催化性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一個目的在于提供一種高催化活性，高選擇性的納米氧化銅催化劑。

2、本發(fā)明的第二個目的在于提供所述納米氧化銅催化劑的制備方法。

3、本發(fā)明的第三個目的在于提供所述納米氧化銅催化劑在醇重整制氫領(lǐng)域的應(yīng)用。

4、本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

5、一種納米氧化銅催化劑，由溫度為500-600℃的納米氧化銅顆粒于稀土金屬鹽溶液中淬火，使稀土金屬氧化包覆于納米氧化銅顆粒表面，同時使稀土金屬離子進(jìn)入納米氧化銅顆粒表面的氧化銅晶格，并使氧化銅晶格中的cu2+被還原成cu+后納米氧化銅顆粒表面的氧空位相對豐度提高而得到。

6、所述稀土金屬鹽溶液包括ce的可溶性鹽溶液、la的可溶性鹽溶液、y的可溶性鹽溶液、nd的可溶性鹽溶液或gd的可溶性鹽溶液。

7、所述納米氧化銅顆粒的粒徑為20-50nm。

8、所述ce的可溶性鹽包括硝酸鈰、氯化鈰或硫酸鈰；

9、所述la的可溶性鹽包括硝酸鑭、氯化鑭或硫酸鑭；

10、所述y的可溶性鹽包括硝酸釔、氯化釔或硫酸釔；

11、所述nd的可溶性鹽包括硝酸釹、氯化釹或硫酸釹；

12、所述gd的可溶性鹽包括硝酸釓、氯化釓或硫酸釓。

13、所述納米氧化銅催化劑表面氧空位相對豐度為45％-46％。

14、所述稀土金屬鹽溶液的濃度為0.25-0.35m。

15、一種納米氧化銅催化劑的制備方法，包括如下步驟：

16、將納米氧化銅顆粒進(jìn)行熱處理后于稀土金屬鹽溶液中淬火，然后收集產(chǎn)物并干燥，即得。納米氧化銅顆粒與稀土金屬鹽溶液的質(zhì)量體積比為1.3-1.6g：25ml。

17、所述熱處理的溫度為500-600℃；

18、所述熱處理的升溫速率為5-6℃/min；

19、所述熱處理的時間為2-3h。

20、所述干燥的溫度為60-70℃；

21、所述干燥的時間為10-12小時。

22、一種所述的納米氧化銅催化劑的應(yīng)用，應(yīng)用于醇的重整制氫；

23、所述醇包括c1-c5的醇。

24、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明有益效果如下：

25、本發(fā)明提供的納米氧化銅催化劑通過淬火的方式引入二氧化鈰(ceo2)作為醇的重整制促進(jìn)劑。在稀土金屬鹽溶液中淬火，可使稀土金屬離子進(jìn)入納米氧化銅顆粒表面的氧化銅的晶格，從而使納米氧化銅顆粒表面導(dǎo)致催化劑表面形成缺陷，從而引入更多的氧空位。這些氧空位的存在可加速h2o的解離，從而促進(jìn)msr反應(yīng)并降低co濃度。另一方面，由于淬火后納米氧化銅顆粒表面負(fù)載的稀土金屬氧化物具有物理屏障的作用，從而有效防止反應(yīng)過程中cu物種之間的團(tuán)聚和燒結(jié)，提高cu基催化劑的熱穩(wěn)定性。

26、本發(fā)明提供的納米氧化銅催化劑的制備方法簡單、通用、成本低，可以實(shí)現(xiàn)高效的表面工程，提高制備得到的納米氧化銅催化劑的催化性能。

27、本發(fā)明提供的納米氧化銅催化劑的可應(yīng)用于醇的高效、高選擇性重整制氫。

技術(shù)特征：

1.一種納米氧化銅催化劑，其特征在于：

2.如權(quán)利要求1所述的納米氧化銅催化劑，其特征在于：

3.如權(quán)利要求1所述的納米氧化銅催化劑，其特征在于：

4.如權(quán)利要求1所述的納米氧化銅催化劑，其特征在于：

5.如權(quán)利要求1所述的納米氧化銅催化劑，其特征在于：

6.如權(quán)利要求1所述的納米氧化銅催化劑，其特征在于：

7.如權(quán)利要求1所述的納米氧化銅催化劑的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

8.如權(quán)利要求1所述的納米氧化銅催化劑，其特征在于：

9.如權(quán)利要求1所述的納米氧化銅催化劑，其特征在于：

10.如權(quán)利要求1所述的納米氧化銅催化劑的應(yīng)用，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種納米氧化銅催化劑，由溫度為500?600℃的納米氧化銅顆粒于稀土金屬鹽溶液中淬火，使稀土金屬氧化包覆于納米氧化銅顆粒表面，同時使稀土金屬離子進(jìn)入納米氧化銅顆粒表面的氧化銅晶格，并使氧化銅晶格中的Cu<supgt;2+</supgt;被還原成Cu<supgt;+</supgt;后納米氧化銅顆粒表面的氧空位相對豐度提高而得到。本發(fā)明還提供了所述納米氧化銅催化劑的制備方法和應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：肖漢寧,咼忱煦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9