[发明专利]一种垃圾气化催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及垃圾处理领域，特别是指一种垃圾气化催化剂，本发明还涉及一种垃圾气化催化剂的制备方法。

背景技术

根据文献报道，用于气化垃圾的催化剂大部分都是在水蒸气或空气的环境下发挥作用，比如美国Exxon公司在20世纪70年代，提出以K₂CO₃作为催化剂，在3MPa、700℃条件下，利用水蒸气作为气化剂，开发了以生产人造天然气为目的的煤加压流化床催化气化工艺，中国专利CN103301865A也对此做了进一步的改进。比起水蒸气，二氧化碳是一种更弱的氧化剂。由于其自身的结构稳定性，二氧化碳具有很强的化学惰性。所以现有的垃圾气化催化剂在二氧化碳气氛下的催化活性会大幅度降低，导致其远远无法满足在应用过程中将垃圾和二氧化碳这个造成温室效应的罪魁祸首同步转化为高附加值产品的实际需求。除此之外，现有的气化催化剂通过使用浸渍法被加载到碳基固体反应物上。这种接触方式的好处是有效的实现了催化剂与垃圾固体颗粒的“亲密”接触，大大提高了催化面积。但这也产生了气化反应后催化剂因与碳基固体反应物颗粒残渣形成强相互作用（例如化学键）而难以完全回收利用的问题，大大降低了催化剂的循环利用率，造成催化剂使用量的大幅提高，从而导致了垃圾气化成本的显著上升。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种垃圾气化催化剂，解决了上述中提到的问题。

本发明的另一个目的在于提出一种垃圾气化催化剂的制备方法，制备的催化剂具有在平和的催化条件下即能达到极高的催化活性。

本发明的技术方案是这样实现的：一种垃圾气化催化剂，主要由氧化还原活性位负载在载体上组成，所述载体为能够提供机械支撑以及能够传递氧原子或离子的载体，所述氧化还原活性位为催化活性组分，通过所述氧化还原活性位实现对氧离子的转移，所述载体传递所述氧离子/原子，将CO₂作为氧化剂，将基态碳进行气化成CO。

进一步，所述载体主要由分子筛，和/或一种金属氧化物或多种金属氧化物组成的复合物组成，所述载体在所述催化剂中的质量百分比为30-80%，所述载体作为催化剂活性组分的支撑材料用于提供足够的催化反应的比表面积和为了适应流化床应用为催化剂提供足够的机械强度。

优选的，所述金属氧化物采用ZnO、CeO₂、SnO₂、Fe₂O₃、ZnAl₂O₄、Al₂O₃、Ga₂O₃、PbO、CuO、Bi₂O₃、TiO₂、ZrO₂中的任一种或任意两种的组合或任意三种的组合。

进一步，所述载体中还含有用于帮助氧原子或离子传输的稀土金属，所述稀土金属在所述催化剂中的质量百分比为0-10%，所述稀土金属的加入可以改善催化剂基体材料的储氧和氧传输性能，提高催化效率。

进一步，所述氧化还原活性位为碳基活性位，所述碳基活性位主要由碱金属和/或碱土金属组成，其中，所述碱金属的在所述催化剂中的质量百分比为8-28%，所述碱土金属在所述催化剂中的质量百分比为0-10%。