CN113117675B - 一种铑铒复合金属光热催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铑铒复合金属光热催化剂及其制备方法和应用。采用浸渍法先后将Er NPs和Rh NPs负载于Al2O3载体表面，然后经过高温煅烧制备得Rh‑Er/Al2O3。在全波段氙灯光辐照下，该催化剂对甲烷二氧化碳重整制合成气具有很高的光热催化活性；本发明制备方法简单，Er和Rh物种的负载量可以根据生产需要灵活调控，使用完可回收重复利用，该方法制备的催化剂在材料制备的技术领域与温室效应气体（CH4/CO2）的可持续绿色转化等技术领域具有广泛地实用价值和应用研究前景。
Description
技术领域
本发明属于光热复合金属材料制备和光催化技术领域，涉及一种CH4/CO2重整制合成气的光热催化剂，具体涉及一种Rh NPs和Er NPs负载于Al2O3载体表面的复合金属光热催化剂的制备，
背景技术
全球天然气储量巨大，其主要成分是甲烷。海洋中储存了大量可燃冰，其主要成分为甲烷水合物。世界已探明的天然气储量高达数万亿亿立方米，其能量相当于一亿桶原油。甲烷分子高度对称，极其稳定，让甲烷的转化利用变得极其困难，因此甲烷的有效活化和转化已成为世界范围内的难题和研究热点。目前，甲烷的开发和利用主要分为直接转化法和间接转化法。直接转化法就是将甲烷直接转化为化工产品例如甲醇，轻质烯烃和芳烃等。间接转化法就是先将甲烷转化为合成气(CO、H2)，再通过F-T合成反应制备各种化学产品和液体燃料。二氧化碳是作为一种主要的温室气体，如何减少二氧化碳排放和二氧化碳的工业化利用一直是人们的关注的焦点。开发廉价，高活性和良好的抗积碳能力的催化剂是实现甲烷二氧化碳重整制合成气工业应用的关键因素之一。CH4/CO2重整的研究主要集中在负载型第VII族过渡金属催化剂，活性组分主要包括贵金属(Pt/Pd/Rh/Ru/Ir)和非贵金属(Fe/Co/Ni/Cu)。CH4/CO2重整反应活性主要由反应条件和催化剂性质决定，用于CH4/CO2重整催化剂的催化活性由载体、活性金属，载体与活性金属之间的相互作用等因素决定。与其他过渡金属相比，铑具有较好的反应活性，抗积碳能力和化学稳定性。CH4/CO2重整制合成气是吸热反应，只有在高温反应条件下才能够发生反应并获得足够高的产率，因此通常选用比表面积高、机械强度大和抗烧结能力强的载体作为CH4/CO2重整催化剂的载体。氧化铝凭借耐高温、抗腐蚀、机械强度高和价格低廉的优点成为CH4/CO2重整催化剂载体的首选。γ-Al2O3具有多孔结构，内表面积高达数百平方米，有利于活性组分分散和锚定，提高了活性组分在高温下的抗烧结能力，也有利于吸附反应物分子。单纯Rh/Al2O3催化剂光热效果较差，催化剂易积碳从而降低催化活性，导致光热催化制合成气H2和CO产率低。
本发明将Rh NPs负载载体Al2O3并引入镧系金属Er修饰获得Rh-Er/Al2O3催化剂用于光热催化CH4/CO2重整反应。稀土金属Er在进入后分子筛骨架后，能产生了与骨架铝的静电作用起到了稳定分子筛结构的作用，同时能提高了活性组分分散度，使催化剂活性和稳定性大大提高。光热催化是一种有着广阔应用前景的催化方式，光场和热场协同促进CH4和CO2分子的活化，比光催化具有更高的活性，比单纯热催化需要更低的反应温度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有对CH4/CO2重整反应活性高、生产工艺简单等特点的新型光热催化剂的制备方法，并利用该催化剂在相对温和的条件下实现光热催化甲烷干重整。采用浸渍法先后将Er NPs和Rh NPs负载于Al2O3载体表面，然后经过高温煅烧制备得Rh-Er/Al2O3。在全波段氙灯光辐照下，该催化剂对甲烷二氧化碳重整制合成气具有很高的光热催化活性；本发明制备方法简单，Er和Rh物种的负载量可以根据生产需要灵活调控，使用完可回收重复利用，该方法制备的催化剂在材料制备的技术领域与温室效应气体(CH4/CO2)的可持续绿色转化等技术领域具有广泛地实用价值和应用研究前景。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种铑铒复合金属光热催化剂，由活性组分Rh NPs、助催化剂Er NPs以及载体Al2O3组成，其中Rh NPs的质量分数为0.5～5wt％；Er NPs的质量分数为0.41～1.64wt％。
所述的铑铒复合金属光热催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)Er/Al2O3催化剂制备：
称取适量硝酸铒和氧化铝粉末加入反应容器中，再加入去离子水，磁力搅拌12h后置于60℃水浴锅中，边搅拌边蒸干，待水完全蒸干，将样品放在60℃的真空干燥烘箱中干燥12h，然后将完全干燥的样品刮下，研磨成粉末，放在马弗炉中煅烧2h，升温速率2℃/min，得到Er/Al2O3催化剂；
(2)Rh-Er/Al2O3催化剂制备：
将步骤(1)制备的Er/Al2O3样品加入反应容器中，再加入适量的铑金属盐溶液和去离子水，磁力搅拌12h后置于60℃水浴锅中边搅拌边蒸干，待水完全蒸干，将样品放在60℃的真空干燥烘箱中干燥12h，然后将完全干燥的样品刮下，研磨成粉末，放在马弗炉中煅烧12h，升温速率2℃/min，得到Rh-Er/Al2O3催化剂。
步骤(1)中，每克Er/Al2O3催化剂添加硝酸铒的摩尔量为25～100μmol。
步骤(1)中，所述煅烧温度为200～300℃。
步骤(2)中，铑金属盐溶液的浓度为0.5～5wt％。
步骤(2)中，所述煅烧温度为400～700℃。
应用：所述铑铒复合金属光热催化剂用于甲烷干重整制合成气的反应中，并且以光为驱动反应的唯一动力，催化剂在2.0mW/cm2的全光谱氙灯辐照下光热温度为400℃。
本发明的显著优点在于：
(1)该催化剂制备步骤简单，采用分步浸渍法在Al2O3载体表面负载活性组分Rh和助催化剂Er，Rh物种在Al2O3表面分散度较好，贵金属原子利用率比较高。以太阳能作为唯一驱动力，同时实现了两种温室气体CH4和CO2的利用，避免了传统高温、高压的反应条件，在较为温和的条件下高效催化甲烷干重整，实现了光能到化学能的转化，有利于环境和能源的可持续发展和利用。
(2)稀土金属Er在进入后分子筛骨架后，能产生了与骨架铝的静电作用起到了稳定分子筛结构的作用，同时能提高了活性组分分散度，使催化剂活性和稳定性大大提高。Rh-Er/Al2O3复合金属光热催化剂的催化活性高、物化性质稳定、生产工艺和设备简单、易回收。
附图说明
图1是Rh/Al2O3和Rh-Er/Al2O3催化剂的XRD表征图谱，Rh/Al2O3和Rh-Er/Al2O3催化剂分别由对比例1和实施例1制备，说明了Rh-Er/Al2O3催化剂参与甲烷二氧化碳重整制合成气反应前后本身晶相结构未发生明显改变，具有较高的稳定性；图2是Rh/Al2O3和Rh-Er/Al2O3催化剂参与甲烷二氧化碳重整制合成气反应前后扫描电镜图谱，(a)反应前Rh/Al2O3(b)反应前Rh-Er/Al2O3(c)反应后Rh/Al2O3(d)反应后Rh-Er/Al2O3，Rh/Al2O3和Rh-Er/Al2O3催化剂分别由对比例1和实施例1制备，通过对催化剂反应前后形貌进行表征，说明了反应前后催化剂的晶粒尺寸和表观结构形貌未发生明显变化；
图3是Al2O3、Rh/Al2O3和Rh-Er/Al2O3催化剂的氮气等温吸/脱附曲线，Rh/Al2O3和Rh-Er/Al2O3催化剂分别由对比例1和实施例1制备，结果显示各样品的等温吸附/脱附曲线均呈反S型，是典型的II型吸附等温线，其滞后环(hysteresis loop)属于C型。活性组分Rh和助催化剂Er负载后Al2O3载体比表面积和孔容都略微有所下降，这可能是因为浸渍的Rh和Er堵塞到Al2O3的孔道中，由此可见Rh和Er在Al2O3载体表面分散度较高，没有严重堵塞Al2O3的孔结构，所以催化剂比表面积降幅很低。
具体实施方式
下面列举实施例进一步说明本发明。
对比例1
Rh/Al2O3催化剂制备
称取1g商品化氧化铝粉末加入250mL烧杯中，再加入1wt％氯化铑盐溶液，和10mL去离子水，磁力搅拌12h后将烧杯放在60℃水浴锅中，边搅拌边蒸干，待烧杯中水完全蒸干，将烧杯连带样品放在60℃的真空干燥烘箱中干燥12h。然后将完全干燥的样品刮下，研磨成粉末，放在马弗炉中500℃煅烧12h，升温速率2℃/min，得到Rh/Al2O3催化剂，其中Rh/Al2O3催化剂中Rh的质量分数为1wt％。
实施例1
1.400℃煅烧的Rh负载量为1wt％，Er负载量为0.82wt％的Rh-Er/Al2O3催化剂的制备：
(1)Er/Al2O3催化剂制备：
称取50μmol的硝酸铒和1g商品化氧化铝粉末加入250mL烧杯中，用量筒量取10mL去离子水加入烧杯，磁力搅拌12h后将烧杯放在60℃水浴锅中，边搅拌边蒸干，待烧杯中水完全蒸干，将烧杯连带样品放在60℃的真空干燥烘箱中干燥12h。然后将完全干燥的样品刮下，研磨成粉末，放在马弗炉中300℃煅烧2h，升温速率2℃/min。
(2)Rh-Er/Al2O3催化剂制备：
称取1g上述步骤1制备的Er/Al2O3样品加入250mL烧杯中，再加入1wt％氯化铑溶液和10mL去离子水，磁力搅拌12h后将烧杯放在60℃水浴锅中边搅拌边蒸干，待烧杯中水完全蒸干，将烧杯连带样品放在60℃的真空干燥烘箱中干燥12h。然后将完全干燥的样品刮下，研磨成粉末，放在马弗炉中400℃煅烧12h，升温速率2℃/min。
2.活性测试：光热催化甲烷二氧化碳重整制合成气的具体步骤如下：
(1)在定制的2×1.5×0.1cm的长方形石英三通反应器中装入0.2g经过筛选目数为40～60目的Rh-Er/Al2O3的复合金属光热催化剂，在2.0mW/cm2氙灯全光段光辐照下，常压下通入物质的量比为1：1的CH4/CO2气体。
(2)将光热催化的产物用气相色谱进行分析，通过保留时间和峰面积进行定性定量。
实施例2
具体实验方法与本部分实施例1基本相同，不同之处在于将负载Rh NPs的质量分数改为0.5wt％
实施例3
具体实验方法与本部分实施例1基本相同，不同之处在于将负载Rh NPs的质量分数改为1.5wt％
实施例4
具体实验方法与本部分实施例1基本相同，不同之处在于将负载Rh NPs的质量分数改为2wt％
实施例5
具体实验方法与本部分实施例1基本相同，不同之处在于将负载Rh NPs的质量分数改为2.5wt％
实施例6
具体实验方法与本部分实施例1基本相同，不同之处在于将负载Rh NPs的质量分数改为3wt％
实施例7
具体实验方法与本部分实施例1基本相同，不同之处在于将负载Rh NPs的质量分数改为3.5wt％
实施例8
具体实验方法与本部分实施例1基本相同，不同之处在于将负载Rh NPs的质量分数改为4wt％
实施例9
具体实验方法与本部分实施例1基本相同，不同之处在于将负载Rh NPs的质量分数改为4.5wt％
实施例10
具体实验方法与本部分实施例1基本相同，不同之处在于将负载Rh NPs的质量分数改为5wt％
实施例11
具体实验方法与本部分实施例1基本相同，不同之处在于将负载Er NPs的质量分数改为0.41wt％
实施例12
具体实验方法与本部分实施例1基本相同，不同之处在于将负载Er NPs的质量分数改为1.23wt％
实施例13
具体实验方法与本部分实施例1基本相同，不同之处在于将负载Er NPs的质量分数改为1.64wt％
实施例14
具体实验方法与本部分实施例1基本相同，不同之处在于将Er/Al2O3的煅烧温度为200℃。
实施例15
具体实验方法与本部分实施例2基本相同，不同之处在于将Er/Al2O3的煅烧温度为200℃。
实施例16
具体实验方法与本部分实施例3基本相同，不同之处在于将Er/Al2O3的煅烧温度为200℃。
实施例17
具体实验方法与本部分实施例4基本相同，不同之处在于将Er/Al2O3的煅烧温度为200℃。
实施例18
具体实验方法与本部分实施例5基本相同，不同之处在于将Er/Al2O3的煅烧温度为200℃。
实施例19
具体实验方法与本部分实施例6基本相同，不同之处在于将Er/Al2O3的煅烧温度为200℃。
实施例20
具体实验方法与本部分实施例7基本相同，不同之处在于将Er/Al2O3的煅烧温度为200℃。
实施例21
具体实验方法与本部分实施例8基本相同，不同之处在于将Er/Al2O3的煅烧温度为200℃。
实施例22
具体实验方法与本部分实施例9基本相同，不同之处在于将Er/Al2O3的煅烧温度为200℃。
实施例23
具体实验方法与本部分实施例10基本相同，不同之处在于将Er/Al2O3的煅烧温度为200℃。
实施例24
具体实验方法与本部分实施例1基本相同，不同之处在于将Er/Al2O3的煅烧温度为250℃。
实施例25
具体实验方法与本部分实施例2基本相同，不同之处在于将Er/Al2O3的煅烧温度为250℃。
实施例26
具体实验方法与本部分实施例3基本相同，不同之处在于将Er/Al2O3的煅烧温度为250℃。
实施例27
具体实验方法与本部分实施例4基本相同，不同之处在于将Er/Al2O3的煅烧温度为250℃。
实施例28
具体实验方法与本部分实施例5基本相同，不同之处在于将Er/Al2O3的煅烧温度为250℃。
实施例29
具体实验方法与本部分实施例6基本相同，不同之处在于将Er/Al2O3的煅烧温度为250℃。
实施例30
具体实验方法与本部分实施例7基本相同，不同之处在于将Er/Al2O3的煅烧温度为250℃。
实施例31
具体实验方法与本部分实施例8基本相同，不同之处在于将Er/Al2O3的煅烧温度为250℃。
实施例32
具体实验方法与本部分实施例9基本相同，不同之处在于将Er/Al2O3的煅烧温度为250℃。
实施例33
具体实验方法与本部分实施例10基本相同，不同之处在于将Er/Al2O3的煅烧温度为250℃。
实施例34
具体实验方法与本部分实施例1基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为450℃。
实施例35
具体实验方法与本部分实施例2基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为450℃。
实施例36
具体实验方法与本部分实施例3基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为450℃。
实施例37
具体实验方法与本部分实施例4基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为450℃。
实施例38
具体实验方法与本部分实施例5基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为450℃。
实施例39
具体实验方法与本部分实施例6基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为450℃。
实施例40
具体实验方法与本部分实施例7基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为450℃。
实施例41
具体实验方法与本部分实施例8基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为450℃。
实施例42
具体实验方法与本部分实施例9基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为450℃。
实施例43
具体实验方法与本部分实施例10基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为450℃。
实施例44
具体实验方法与本部分实施例1基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为500℃。
实施例45
具体实验方法与本部分实施例2基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为500℃。
实施例46
具体实验方法与本部分实施例3基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为500℃。
实施例47
具体实验方法与本部分实施例4基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为500℃。
实施例48
具体实验方法与本部分实施例5基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为500℃。
实施例49
具体实验方法与本部分实施例6基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为500℃。
实施例50
具体实验方法与本部分实施例7基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为500℃。
实施例51
具体实验方法与本部分实施例8基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为500℃。
实施例52
具体实验方法与本部分实施例9基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为500℃。
实施例53
具体实验方法与本部分实施例10基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为500℃。
实施例54
具体实验方法与本部分实施例1基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为550℃。
实施例55
具体实验方法与本部分实施例2基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为550℃。
实施例56
具体实验方法与本部分实施例3基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为550℃。
实施例57
具体实验方法与本部分实施例4基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为550℃。
实施例58
具体实验方法与本部分实施例5基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为550℃。
实施例59
具体实验方法与本部分实施例6基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为550℃。
实施例60
具体实验方法与本部分实施例7基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为550℃。
实施例61
具体实验方法与本部分实施例8基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为550℃。
实施例62
具体实验方法与本部分实施例9基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为550℃。
实施例63
具体实验方法与本部分实施例10基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为550℃。
实施例64
具体实验方法与本部分实施例1基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为600℃。
实施例65
具体实验方法与本部分实施例2基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为600℃。
实施例66
具体实验方法与本部分实施例3基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为600℃。
实施例67
具体实验方法与本部分实施例4基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为600℃。
实施例68
具体实验方法与本部分实施例5基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为600℃。
实施例69
具体实验方法与本部分实施例6基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为600℃。
实施例70
具体实验方法与本部分实施例7基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为600℃。
实施例71
具体实验方法与本部分实施例8基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为600℃。
实施例72
具体实验方法与本部分实施例9基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为600℃。
实施例73
具体实验方法与本部分实施例10基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为600℃。
实施例74
具体实验方法与本部分实施例1基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为650℃。
实施例75
具体实验方法与本部分实施例2基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为650℃。
实施例76
具体实验方法与本部分实施例3基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为650℃。
实施例77
具体实验方法与本部分实施例4基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为650℃。
实施例78
具体实验方法与本部分实施例5基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为650℃。
实施例79
具体实验方法与本部分实施例6基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为650℃。
实施例80
具体实验方法与本部分实施例7基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为650℃。
实施例81
具体实验方法与本部分实施例8基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为650℃。
实施例82
具体实验方法与本部分实施例9基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为650℃。
实施例83
具体实验方法与本部分实施例10基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为650℃。
实施例84
具体实验方法与本部分实施例1基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为700℃。
实施例85
具体实验方法与本部分实施例2基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为700℃。
实施例86
具体实验方法与本部分实施例3基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为700℃。
实施例87
具体实验方法与本部分实施例4基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为700℃。
实施例88
具体实验方法与本部分实施例5基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为700℃。
实施例89
具体实验方法与本部分实施例6基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为700℃。
实施例90
具体实验方法与本部分实施例7基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为700℃。
实施例91
具体实验方法与本部分实施例8基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为700℃。
实施例92
具体实验方法与本部分实施例9基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为700℃。
实施例93
具体实验方法与本部分实施例10基本相同，不同之处在于将Rh-Er/Al2O3的煅烧温度为700℃。
表1：采用不同条件的Rh-Er/Al2O3催化CH4/CO2重整反应制合成气
分析表1数据可以得出(1)可以得出：
(1)1wt％Rh-Er/Al2O3具有最佳光热催化制合成气活性，继续增加Rh负载量光热催化制合成气活性反而降低，这可能是因为随着Rh负载量增加，Rh活性组分在载体表面的分散度降低，颗粒尺寸变大，暴露的活性位点变少，对反应物分子的吸附活化能力和对光的吸收能力均变弱。且一般认为Al2O3载体对于CO2吸附活化起到重要作用，而负载过多的Rh活性组分会阻塞了Al2O3载体的孔道，降低其对CO2吸附活化能力。因此Rh负载量过高催化剂的光热温度降低和光热催化活性反而降低。
(2)催化剂的光热温度随着引入Er摩尔含量的增加而降低，催化剂光热催化活性呈现先升高后降低的趋势。这说明当引入Er的摩尔含量小于最佳值时，Er含量增加能够有效促进催化剂光热催化活性的提高，但当引入Er的含量超过最佳值时，Er助催化剂会堵塞Al2O3载体的孔道，影响催化剂的传质传热，且会部分覆盖Rh活性位点，导致Rh活性位点激发有效热电子数目减少，无法高效活化反应物分子。总之，当固定Rh负载量为1wt％时，Er最佳引入量为0.82wt％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种铑铒复合金属光热催化剂，其特征在于：所述铑铒复合金属光热催化剂由活性组分Rh NPs、助催化剂Er NPs以及载体Al2O3组成，其中Rh NPs的质量分数为0.5~5 wt%；ErNPs的质量分数为0.41~1.64 wt%。
2.一种制备如权利要求1所述的铑铒复合金属光热催化剂的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）Er/Al2O3催化剂制备：
称取适量硝酸铒和氧化铝粉末加入反应容器中，再加入去离子水，磁力搅拌12 h后置于60 ℃水浴锅中，边搅拌边蒸干，待水完全蒸干，将样品放在60 ℃的真空干燥烘箱中干燥12 h，然后将完全干燥的样品刮下，研磨成粉末，放在马弗炉中煅烧2 h，升温速率2 ℃/min，得到Er/Al2O3催化剂；
（2）Rh-Er/Al2O3催化剂制备：
将步骤（1）制备的Er/Al2O3样品加入反应容器中，再加入适量的铑金属盐溶液和去离子水，磁力搅拌12 h后置于60 ℃水浴锅中边搅拌边蒸干，待水完全蒸干，将样品放在60 ℃的真空干燥烘箱中干燥12 h，然后将完全干燥的样品刮下，研磨成粉末，放在马弗炉中煅烧12h，升温速率2 ℃/min，得到Rh-Er/Al2O3催化剂。
3.根据权利要求2所述的铑铒复合金属光热催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，每克Er/Al2O3催化剂所使用的硝酸铒的摩尔量为25~100 μmol。
4.根据权利要求2所述的铑铒复合金属光热催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述煅烧温度为200~300 ℃。
5.根据权利要求2所述的铑铒复合金属光热催化剂的制备方法，其特征在于： Rh-Er/Al2O3催化剂中铑的质量分数为0.5~5 wt%。
6.根据权利要求2所述的铑铒复合金属光热催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述煅烧温度为400~700 ℃。
7.一种如权利要求1所述的铑铒复合金属光热催化剂的应用，其特征在于：所述铑铒复合金属光热催化剂用于甲烷干重整制合成气的反应中，并且以光为驱动反应的唯一动力，催化剂在2.0 mW/cm2的全光谱氙灯辐照下光热温度为400 ℃。
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| GR01 | Patent grant | ||
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