[发明专利]一种制新能源甲烷气体催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种制新能源甲烷气体催化剂的制备方法，其制备方法包括将镧盐、铁盐和钴盐混合研磨，然后加入到去离子水中，磁力搅拌，然后加入凝胶物质，然后将溶液移至陶瓷蒸发皿并置于电炉中，收集粉末产物；将粉末产物置于管式炉当中，在氮气氛围下，一定温度下焙烧2～5h，得到前驱体LaFe_xCo_1‑xO₃，将前驱体、L‑精氨酸、多巴胺和氧化石墨烯依次加入到去离子水当中，超声搅拌，然后加入乙二醇，将混合液移至反应釜当中，放置于烘箱中，在一定温度下水热合成，过滤，干燥，然后置于管式炉中，氮气氛围下，焙烧1～2h，得到该改性催化剂LaFe_xCo_1‑xO₃。本发明改性催化剂活性位点暴露增强，因而更高效地催化降解甲烷。

技术领域

本发明属于催化甲烷催化剂技术领域，具体涉及一种制新能源甲烷气体催化剂的制备方法。

背景技术

随着人们环保意识的提高，在对能源开发与使用过程中以甲烷为主要成分的清洁能源天然气优势明显，但是它的使用给世界带来发展与进步的同时也带来了环境污染等问题。在碳氢化合物中，甲烷是最难被氧化的，这种低反应性与其分子的对称性有关。传统的甲烷燃烧需要在1500℃以上的高温下进行，因此生成了严重污染环境的NO_x，CO等气体污染物；并且甲烷本身就是一种温室气体，其温室效应比同样体积的CO₂大25倍。甲烷的多相催化燃烧能够提高甲烷的能源利用率，降低污染物的排放，因此甲烷的催化燃烧在能源应用和减少环境污染方面引起了较大的关注。

中国专利CN109317154A公开了一种钙钛矿型催化材料的制备方法，该发明中通过添加金属离子优化处理钙钛矿金属氧化物催化剂，改善了传统方法制备的钙钛矿金属氧化物催化剂的不足，增大了催化剂比表面积改善催化剂催化甲烷效率，但该发明制备的催化剂催化活性依然较差，其T_50％在430℃以上，T_50％在480℃以上，表明甲烷在催化剂上反应速率较慢。

发明内容

本发明的目的是提供一种制新能源甲烷气体催化剂的制备方法，其制备方法包括以下步骤：

S1：制备前驱体LaFe_xCo_1-xO₃。

S2：将前驱体、L-精氨酸、多巴胺和氧化石墨烯依次加入到去离子水当中，超声搅拌30min，然后再加入乙二醇，将混合液移至反应釜当中，放置于烘箱中，在180～220℃水热合成2～6h，过滤，在80℃干燥，然后置于管式炉中，氮气氛围下，在500～900℃焙烧1～2h，得到该改性催化剂LaFe_xCo_1-xO₃。

作为优选方案，上述所述的前驱体、L-精氨酸、多巴胺和氧化石墨烯的质量比为1:0.28～0.33:0.1～0.13:0.2～0.4。

作为优选方案，上述所述的前驱体和乙二醇的质量体积比为1g:1～3mL。

作为优选方案，上述所述的前驱体制备包括：

1)将镧盐、铁盐和钴盐混合研磨，然后加入到去离子水中，磁力搅拌30～60min，然后加入凝胶物质，室温下继续搅拌2h，然后将溶液移至陶瓷蒸发皿并置于800W的电炉中，收集粉末产物。

2)将粉末产物置于管式炉当中，在氮气氛围下，以升温速率为2℃/min升温至400～500℃，在该温度下保温2h，然后以升温速率为1.5℃/min升温至700～1000℃，焙烧2～5h，得到前驱体LaFe_xCo_1-xO₃。

作为优选方案，上述所述的镧盐为硝酸镧或硫酸镧中的任意一种。

作为优选方案，上述所述的铁盐为硝酸铁、硫酸铁或乙酸铁中的任意一种。