本發(fā)明涉及加氫液化，具體涉及一種褐煤/生物質(zhì)加氫液化的雙功能催化劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、公開(kāi)該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

2、隨著以石油為基礎(chǔ)的液體燃料需求量的增大以及石油資源可用儲(chǔ)量的減少，由煤或生物質(zhì)等固體燃料生產(chǎn)可用液體燃料的方法越來(lái)越受到人們的重視。

3、在煤炭資源中，高含水的褐煤占據(jù)一半以上，同時(shí)生物質(zhì)燃料中也含有大量的水分，褐煤或生物質(zhì)中的水分會(huì)阻礙液化加氫中的傳質(zhì)，因此，褐煤/生物質(zhì)在液化加氫前需要進(jìn)行干燥預(yù)處理，進(jìn)而限制了褐煤轉(zhuǎn)化效率和經(jīng)濟(jì)性。

4、水煤氣變換反應(yīng)(water-gas?shift?reaction,wgsr)可將褐煤或生物質(zhì)的中的碳與水反應(yīng)，原位轉(zhuǎn)換為活性氫源(簡(jiǎn)稱“活性氫”)，活性氫可以作為褐煤或生物質(zhì)液化的輔助氫源供氫，能在減少褐煤或生物質(zhì)中水分的同時(shí)提升加氫液化的效果。然而，限制該技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用的關(guān)鍵在于活性氫供應(yīng)不足和加氫匹配性較差，因此必須加入高效催化劑。而目前水煤氣變換反應(yīng)催化劑僅針對(duì)于催化活性氫生成反應(yīng)，且催化活性有待提高。因此，開(kāi)發(fā)能同時(shí)適用于水煤氣變換反應(yīng)和褐煤/生物質(zhì)加氫反應(yīng)的高活性雙功能催化劑，對(duì)強(qiáng)化整個(gè)褐煤/生物質(zhì)加氫液化過(guò)程至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種褐煤/生物質(zhì)加氫液化的雙功能催化劑及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明以低溫銅系水煤氣變換反應(yīng)催化劑為基底，調(diào)控cu2o晶面結(jié)構(gòu)增加催化位點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)設(shè)計(jì)cu2+與cu+共存，增強(qiáng)低溫下水煤氣變換反應(yīng)催化性能。另cuo、cu2o和nio通過(guò)強(qiáng)金屬-負(fù)載相互作用(smsi)下構(gòu)成新的接觸界面和活性位點(diǎn)，有效催化水煤氣變換反應(yīng)和加氫反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同雙功能催化，提升整體催化加氫效果。

2、為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種褐煤/生物質(zhì)加氫液化的雙功能催化劑的制備方法，包括：

4、(1)采用液相沉淀法，以二價(jià)銅鹽為前驅(qū)體，加入聚乙烯吡咯烷酮(pvp)和堿液進(jìn)行沉淀，后加入還原劑，獲得cu2o粉末；

5、(2)以二價(jià)鎳鹽為前驅(qū)體，加入沉淀劑，在cu2o粉末表面均勻沉淀ni(oh)2，在惰性氣體的氛圍下煅燒后獲得cu/ni@cu2o復(fù)合材料，即為雙功能催化劑。

6、本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供由上述制備方法制備的褐煤/生物質(zhì)加氫液化的雙功能催化劑。

7、本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供上述褐煤/生物質(zhì)加氫液化的雙功能催化劑在催化褐煤或生物質(zhì)加氫液化中的應(yīng)用。

8、本發(fā)明的第四個(gè)方面，提供一種加氫液化的方法，在加氫反應(yīng)條件下，將褐煤或生物質(zhì)與加氫催化劑在加氫液化供氫溶劑中接觸，所述加氫催化劑為上述褐煤/生物質(zhì)加氫液化的雙功能催化劑。

9、本發(fā)明的有益效果在于：

10、(1)本發(fā)明中采用聚乙烯吡咯烷酮(pvp)作為表面活性劑來(lái)控制低能量晶體的表面能，進(jìn)而利于cu2o晶體析出；加入還原劑調(diào)控晶面，獲得cu2o晶體。后在cu2o晶體表面負(fù)載ni(oh)2，在惰性氣體的氛圍下煅燒時(shí)，ni(oh)2會(huì)失水獲得nio，表面未負(fù)載ni(oh)2的cu2o會(huì)被氧化為cuo，最終獲得由cuo、cu2o和nio共同組成的cu/ni@cu2o復(fù)合材料，即為雙功能催化劑。

11、本發(fā)明以低溫銅系水煤氣變換反應(yīng)催化劑為基底，加入還原劑調(diào)控cu2o晶面結(jié)構(gòu)增加催化位點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)設(shè)計(jì)cu2+與cu+共存，增強(qiáng)低溫下水煤氣變換反應(yīng)催化性能。另cuo、cu2o和nio通過(guò)強(qiáng)金屬-負(fù)載相互作用(smsi)下構(gòu)成新的接觸界面和活性位點(diǎn)，有效催化水煤氣變換反應(yīng)和液化加氫反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同雙功能催化，提升整體催化加氫效果。

12、(2)本發(fā)明中實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由cuo、cu2o和nio共同組成的cu/ni@cu2o復(fù)合材料作為催化劑時(shí)，可以高效的催化水煤氣變換反應(yīng)以及高含水褐煤的液化轉(zhuǎn)化率。

13、(3)本發(fā)明提供的褐煤/生物質(zhì)加氫液化的雙功能催化劑，合成方法簡(jiǎn)單方便，產(chǎn)率高，易于制備，適于放大合成及實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種褐煤/生物質(zhì)加氫液化的雙功能催化劑的制備方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述二價(jià)銅鹽包括硫酸銅。

3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，二價(jià)銅鹽、聚乙烯吡咯烷酮和堿液的摩爾比為1:2.5～7.5:5～8，優(yōu)選為1:3.6:5～8。

4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述還原劑包括葡萄糖、維生素c以及鹽酸羥胺，優(yōu)選為維生素c；

5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述二價(jià)鎳鹽包括硝酸鎳。

6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中二價(jià)鎳鹽與步驟(1)中二價(jià)銅鹽的質(zhì)量比為10％～30％：1；

7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，煅燒的溫度為350～450℃，煅燒的時(shí)間為2～4h，優(yōu)選為400℃下煅燒2h。

8.權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的制備方法制備的褐煤/生物質(zhì)加氫液化的雙功能催化劑。

9.權(quán)利要求8所述的褐煤/生物質(zhì)加氫液化的雙功能催化劑在催化褐煤或生物質(zhì)加氫液化中的應(yīng)用。

10.一種加氫液化的方法，其特征在于，在加氫反應(yīng)條件下，將褐煤或生物質(zhì)與加氫催化劑在加氫液化供氫溶劑中接觸，所述加氫催化劑為權(quán)利要求8所述的褐煤/生物質(zhì)加氫液化的雙功能催化劑。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及加氫液化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種褐煤/生物質(zhì)加氫液化的雙功能催化劑及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明以低溫銅系水煤氣變換反應(yīng)催化劑為基底，調(diào)控Cu<subgt;2</subgt;O晶面結(jié)構(gòu)增加催化位點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)設(shè)計(jì)Cu<supgt;2+</supgt;與Cu<supgt;+</supgt;共存，增強(qiáng)低溫下水煤氣變換反應(yīng)催化性能。另CuO、Cu<subgt;2</subgt;O和NiO通過(guò)強(qiáng)金屬?負(fù)載相互作用(SMSI)下構(gòu)成新的接觸界面和活性位點(diǎn)，有效催化水煤氣變換反應(yīng)和加氫反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同雙功能催化，提升整體催化加氫效果。

技術(shù)研發(fā)人員：李歡,王康富,呂美儒,吳詩(shī)勇,唐曉寧,劉華英,張澤歡,黃勝,劉國(guó)平,陳麗詩(shī)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：昆明理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19