[发明专利]二氧化碳捕集与催化加氢制烯烃双功能复合材料、制备方法及应用

权利要求书

1.一种CO₂捕集与催化加氢制烯烃双功能复合材料，其特征在于，以多孔Mg基材料作为载体，负载有催化活性组分、催化促进剂及结构助剂，

其中，所述催化活性组分为铁金属氧化物，所述催化促进剂为过渡金属氧化物，所述结构助剂为碱金属氧化物。

2.如权利要求1所述的CO₂捕集与催化加氢制烯烃双功能复合材料，其特征在于：

其中，所述多孔Mg基材料包括MgO泡沫或层状MgAl水滑石；

所述过渡金属氧化物包括Co、Mn、Cu、Zn、Ce、In、Zr、Ga、Cr氧化物中的一种或两种以上；

所述碱金属氧化物包括Li、Na、K氧化物中的一种或两种以上。

3.如权利要求1所述的CO₂捕集与催化加氢制烯烃双功能复合材料，其特征在于：

其中，所述铁金属氧化物和所述过渡金属氧化物总含量为10wt％～30wt％，其中Fe和过渡金属元素的质量比为1:1～4:1；

所述碱金属氧化物的含量为10wt％～40wt％。

4.权利要求1～3任一项所述的CO₂捕集与催化加氢制烯烃双功能复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备MgO泡沫或层状MgAl水滑石多孔Mg基载体材料；

(2)将铁盐溶液和过渡金属盐溶液溶解在醇有机溶剂中，然后将多孔Mg基载体分散于上述溶液中，搅拌均匀后先40～50℃水浴蒸发溶剂，然后70～80℃烘干，而后在400-550℃下煅烧4～6h；

(3)将煅烧后的样品再与含有碱金属盐的溶液按比例混合均匀，室温老化后，在与步骤(2)相同条件下水浴蒸发溶剂并烘干后，在200-300℃下煅烧2～3h后得到双功能复合材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：

其中，步骤(1)中，MgO泡沫的制备方法如下：

将镁盐与造孔剂按摩尔比1:1加入到水中，待其充分溶解后70～80℃下老化4～6h，获得分散良好的半透明溶胶；将上述溶胶在100～120℃下烘干后获得干凝胶，研磨破碎后转移至马弗炉中400～500℃下煅烧4～6h后得到MgO泡沫；

层状MgAl水滑石的制备方法如下：

将Mg、Al摩尔比为2～30:1的镁盐溶液和铝盐溶液混合液加入至0.05mol·L^-1碱金属碳酸盐溶液中，并调节溶液的pH值保持在10，连续搅拌下将所得的混合溶液在50～60℃下老化24h；然后混合溶液经真空抽滤、去离子水洗涤后，抽滤物在100～120℃下干燥过夜，然后将其在500℃下煅烧5h，冷却至室温后收集样品备用。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：

其中，镁盐包括硝酸镁、醋酸镁、草酸镁中的一种或两种；造孔剂包括柠檬酸、柠檬酸铵、柠檬酸钠、尿素、草酸、草酸铵中的一种或两种；

铝盐包括硝酸铝、氯化铝中的一种或两种。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：

其中，步骤(2)中，铁盐形式为氯化盐、硝酸盐或醋酸盐；过渡金属盐为Co、Mn、Cu、Zn、Ce、In、Zr、Ga、Cr的硝酸盐或醋酸盐中的一种或两种以上，

步骤(3)中，碱金属盐包括LiNO₃、NaNO₃、KNO₃、Li₂CO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃中的一种或两种以上。

8.权利要求1～3任一项所述的CO₂捕集与催化加氢制烯烃双功能复合材料在中温烟道气CO₂吸附和原位催化转化中的应用。

9.采用权利要求1～3任一项所述的CO₂捕集与催化加氢制烯烃双功能复合材料进行中温烟道气CO₂吸附和原位催化转化的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)复合材料预处理：将CO₂捕集与催化加氢制烯烃双功能复合材料在400-600℃条件以及氢气氛围中还原1-4h；

(2)CO₂捕集与原位转化：200-400℃、0.1-10MPa条件下对烟气中的CO₂进行捕集，达到饱和后通入N₂进行吹扫，而后CO₂和H₂流量比为1:1-1:5通入H₂，将压力升至2～4MPa后进行原位转化。