一种高熵氧化物Ni基催化剂及其制备方法和应用
本发明属于催化剂，尤其涉及一种高熵氧化物ni基催化剂及其制备方法和应用。
背景技术：
1、二氧化碳的过量排放导致了温室效应、海平面上升等问题，co2的催化加氢是目前化学转化co2研究热点之一，由此形成的碳一化学也成为绿色催化研究领域的热点；其中具有规模应用前景的有co2加氢合成甲醇、co2甲烷化和co2氧化脱氢低碳烷烃制烯烃等；然而，以上反应使用的催化剂均存在低温活性较低、高温稳定性差、单一产物选择性差的问题。
2、高熵氧化物（heos）是一类由五种或五种以上主要金属元素组成的新兴材料，由于多种金属成分的协同作用、晶格畸变效应、优异的化学和热稳定性，在储能，电光催化方面显示出巨大的应用前景；然而，目前关于高熵氧化物ni基催化剂的研究较少，其制备方法和应用仍需进一步探索。
技术实现思路
1、为解决技术问题，本发明提供一种高熵氧化物ni基催化剂，所述高熵氧化物包含五种金属元素la、ni、al、co、cu以及非金属元素o，其中，la：ni：al：co：cu的摩尔比4:1:1:1:1；所述高熵氧化物ni基催化剂以ni、co、cu为活性组分。
2、而且，所述高熵氧化物ni基催化剂的催化反应温度为300-600℃。
3、而且，将所述高熵氧化物ni基催化剂在氢气气氛中、400-850℃的温度下还原后，所述ni作为活性组分的α型ni0和β型ni0存在。
4、而且，以ni的总质量为基准，所述α型ni0的含量为50-80%，β型ni0的含量为20-50%。
5、而且，所述高熵氧化物ni基催化剂制备方法如下：
6、步骤1：称取la、ni、al、co、cu五种金属盐混合在烧杯中，并使用去离子水完全溶解，使得la：ni：al：co：cu的摩尔比4:1:1:1:1；
7、步骤2：将乙二胺四乙酸和柠檬酸缓慢倒入溶解溶液中，金属离子/乙二胺四乙酸/柠檬酸的摩尔比为1: 1: 1，得到混合溶液；
8、步骤3：将所述混合溶液一加入氨水调节ph=8-10，搅拌，还原1-3h，形成凝胶；
9、步骤4：将成型的凝胶烘干，焙烧，得到高熵氧化物前驱体；
10、步骤5：将所述高熵氧化物前驱体在450℃或650℃氢气气氛中还原，得到高熵氧化物ni基催化剂（即lanicoalcuo3）；
11、将450℃氢气气氛中还原得到的高熵氧化物ni基催化剂，反应温度为≥450℃；用于co2加氢反应时，得到的产物为co；
12、将650℃氢气气氛中还原得到的高熵氧化物ni基催化剂，反应温度为550℃，用于co2加氢反应时，得到的产物为ch4。
13、而且，所述步骤3中氨水调节ph=8；还原的时间为1.5-2h。
14、而且，所述高熵氧化物ni基催化剂为abo3钙钛矿型氧化物。
15、而且，abo3钙钛矿型氧化物为lanialcocuo3钙钛矿氧化物。
16、另一方面，本发明提供一种高熵氧化物ni基催化剂在co2加氢反应中的应用。
17、而且，反应温度≥450℃时，co的选择性为90-100%。
18、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
19、1、本发明提供了一种高熵氧化物ni基催化剂，该催化剂可以通过可控还原实现多种活性组分的还原，并用于co2加氢反应。
20、2、本发明的催化剂可以在宽泛的反应温度范围内使用，可以同时满足低温和高温下的活性和热稳定性要求。
21、3、本发明提供的高熵氧化物ni基催化剂，在催化剂使用期间，提高了活性组分的利用率，且本发明催化剂活性金属颗粒不易聚集，不易造成催化剂烧结失活。
22、4、本发明提供的高熵氧化物ni基催化剂，高熵氧化物的高熵结构将具有可调控co2加氢生成co和ch4性能，活性金属构筑在高熵结构中，经还原后得到的催化剂中活性金属高度分散，能够在提高活性的同时具有好的抗烧结能力。
23、5、本发明提供的高熵氧化物ni基催化剂，具有较明显和丰富的孔道结构，并且活性金属分散均匀。
24、6、本发明的高熵氧化物ni基催化剂，有效保证了催化剂在300-600℃的反应温度范围内具有足够的活性位，保证催化剂的活性。
25、7、本发明的高熵氧化物ni基催化剂，在co2加氢强反应过程中实现了在中高反应温度下限域效应，保证催化剂的高热稳定性。
26、8、本发明的高熵氧化物ni基催化剂，在200h测试中未见活性降低，说明该催化剂具有较好的高热稳定性，因此，本发明催化剂在高的温度范围内都保持较好的催化活性。
技术特征：
1.一种高熵氧化物ni基催化剂，其特征在于，所述高熵氧化物包含五种金属元素la、ni、al、co、cu以及非金属元素o，其中，la：ni：al：co：cu的摩尔比4:1:1:1:1；所述高熵氧化物ni基催化剂以ni、co、cu为活性组分。
2.根据权利要求1所述的一种高熵氧化物ni基催化剂，其特征在于，所述高熵氧化物ni基催化剂的催化反应温度为300-600℃。
3.根据权利要求1所述的一种高熵氧化物ni基催化剂，其特征在于，将所述高熵氧化物ni基催化剂在氢气气氛中、400-850℃的温度下还原后，所述ni作为活性组分的α型ni0和β型ni0存在。
4.根据权利要求3所述的一种高熵氧化物ni基催化剂，其特征在于，以ni的总质量为基准，所述α型ni0的含量为50-80%，β型ni0的含量为20-50%。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种高熵氧化物ni基催化剂，其特征在于，所述高熵氧化物ni基催化剂的制备方法如下：
6.根据权利要求5所述的一种高熵氧化物ni基催化剂，其特征在于，所述步骤3中氨水调节ph=8；还原的时间为1.5-2h。
7.根据权利要求6所述的一种高熵氧化物ni基催化剂，其特征在于，所述高熵氧化物ni基催化剂为abo3钙钛矿型氧化物。
8.根据权利要求7所述的一种高熵氧化物ni基催化剂，其特征在于，所述abo3钙钛矿型氧化物为lanialcocuo3钙钛矿氧化物。
9.一种如权利要求8所述的高熵氧化物ni基催化剂在co2加氢反应中的应用。
10.根据权利要求9所述的高熵氧化物ni基催化剂在co2加氢反应中的应用，其特征在于，反应温度≥450℃时，co的选择性为90-100%。
技术总结
一种高熵氧化物Ni基催化剂，以Ni、Co、Cu为活性组分；包含五种金属元素La、Ni、Al、Co、Cu以及非金属元素O，La：Ni：Al：Co：Cu的摩尔比4:1:1:1:1；制备方法如下：1：称取La、Ni、Al、Co、Cu五种金属盐混合，并使用去离子水完全溶解；步骤2：将乙二胺四乙酸和柠檬酸缓慢倒入溶解溶液中，金属离子/乙二胺四乙酸/柠檬酸的摩尔比为1:1:1，得到混合溶液；3：加入氨水调节pH=8‑10，搅拌，还原1‑3 h，形成凝胶；4：烘干，焙烧；5：在氢气中还原；本发明的催化剂可在宽泛的反应温度范围内使用，可同时满足低温和高温下的活性和热稳定性要求。
技术研发人员：王红,吴俊霞,王宏伟,李斌
受保护的技术使用者：内蒙古工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23