CN115558516A - 一种废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法 - Google Patents

一种废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法，具有如下步骤：1)对废旧锂电池进行预处理，得到废旧锂电池的阴阳极电极材料；2)对阴阳极电极材料进行热解，得到电极材料热处理产物；3)将电极材料热处理产物中金属负载于多孔载体材料上；4)将生物质在惰性气氛下进行快速热解释放挥发分；5)将步骤4)中的挥发分通入布置有改性催化剂的催化反应器中，在重整气氛下在改性催化剂的作用下进行催化重整反应，冷却后收集热解产生的生物油、焦炭和气体产物。本发明所提供的废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法，能够大幅提高生物油中芳香烃类化合物含量，有效提高生物油和气体产物的品质。

Description

一种废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法
技术领域
本发明属于生物质能利用和废旧锂电池回收产业领域，具体涉及一种废旧锂电池基金属改性催化剂及其应用。
背景技术
芳烃类化合物是炼油和化工的桥梁，是化工行业中最重要的原材料之一。芳香烃化合物主要包括以苯、甲苯和二甲苯为主的轻质芳烃(BTX)和多环芳烃萘、茚等等，其中轻质芳烃是基本的有机化工原料和需求量巨大的大宗化学品，可以通过工艺流程用于合成高分子材料塑料、农业和医疗等行业，多环芳烃萘是用于制备染料和增塑剂的重要原料。另一方面，芳香烃具有较高的辛烷值，可用于提高汽油质量。我国对芳香类化合物具有极大的市场需求，但目前我国芳香化合物对外依存度还很高，具有极大的市场缺口。采用储量丰富且可再生的生物质热解制备生物油和合成气，是一项很有前景的技术，近年来受到学术界和企业界的广泛关注。生物质热解生物油包含多种高价值化学品，因而生物质热解有望成为制备芳烃类化合物有效替代途径。但是，目前生物质热解生物油和气体产物品质普遍较低，限制了其广泛应用。
为解决生物质热解生物油和气体产物品质低的问题，研究者们常通过在生物质热解过程中加入催化剂的方法进行催化热解。催化剂的加入，导致生物质热解挥发分发生脱羧基、脱羰基、脱水聚合等一系列复杂的化学反应从而达到生物油提质以及H2产量提高的效果。国内外学者在生物质催化热解方面开展了大量的工作。目前研究较多的催化剂可以分为沸石分子筛类以及金属类催化剂，二者在生物油的脱氧提质以及产物的定向选择等方面表现出了一定的催化提质效果。将金属负载于多孔载体上构建催化剂，例如将Ni负载于ZSM-5分子筛上构成的Ni-ZSM-5催化剂，可明显提高生物质催化热解产物的品质。然而，具有催化效果的金属如Ni和Co等资源稀缺，价格昂贵。所以现阶段迫切需要开发用于生物质催化热解的高效廉价金属负载催化剂。
近些年新能源汽车、电子元器件和5G通讯产业的蓬勃发展，使得锂离子电池得到了大量使用。但是锂离子电池自身循环寿命较短，每年将产生大量的废旧锂离子电池。到2019年，中国有多达50万吨的废旧锂电池亟待处理处置。废旧锂离子电池富含Ni、Co、Mn和Fe等元素，这些元素产物可能会对生物质热解过程存在的催化作用。因而本专利利用废旧锂电池中具有催化作用的金属元素，将其负载于多孔载体上获得废旧锂电池基金属改性催化剂，用于生物质的催化热解重整过程，既能实现提升生物质热解生物油和气体产物的品质，又能实现废旧锂电池的无害化处理和资源化利用。并且，所获得的催化剂易于再生和重复利用。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的主要目的在于提供一种废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法，旨在充分利用废旧电池热解产物中的Co、Ni等元素，构建废旧锂电池基金属改性催化剂，解决现有废旧锂电池热解产物催化生物质热解产物中生物油品质不佳的问题。同时，所获得的催化剂易于再生和重复利用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法，包括如下步骤：
1)对废旧锂电池进行预处理，得到废旧锂电池的阴阳极电极材料；
2)对阴阳极电极材料进行热解，得到电极材料热处理产物；
3)将电极材料热处理产物中金属负载于多孔载体材料上，得改性催化剂；
4)将生物质在惰性气氛下进行快速热解释放挥发分；
5)将步骤4)中的挥发分通入布置有所述改性催化剂的催化反应器中，在重整气氛下在所述改性催化剂的作用下进行催化重整反应，冷却后收集热解产生的生物油、焦炭和气体产物，获得高品质的生物油和气体产物。
在某些具体实施例中，还包括对步骤2)制备所得的电极材料热处理产物中加入磁子进行磁选分离，获得磁性热解产物，然后将该磁性热解产物中金属负载于多孔载体材料上。
进一步，将磁性热解产物中金属负载于多孔载体材料的方法为，包括如下步骤：
1)将磁性热解产物溶解于酸性水溶液中，加入多孔载体材料进行离子交换反应，获得磁性热解产物与分子筛的混合溶液；
2)将步骤1)中制备所得的混合溶液去除水分，得到改性催化剂的前驱体；
3)将步骤2)中的前驱体进行恒温焙烧，即得金属改性催化剂。
进一步，所述废旧锂电池为钴酸锂电池、镍酸锂电池和三元锂电池中的一种或者任意两种以上的混合物。
在某些具体实施例中，所述多孔载体材料为分子筛、活性氧化铝和生物炭中的一种或者其任意两种以上的其混合物。
进一步，所述热处理产物或磁性热解产物与多孔载体材料的质量比为(5-30):100。
在某些具体实施例中，中生物质在惰性气氛下进行快速热解的温度为550℃。
在某些具体实施例中，步骤4)中在重整气氛下进行催化重整反应的温度为400-800℃。
在某些具体实施例中，所述生物质包括木质纤维素类生物质或者微藻。
在某些具体实施例中，所述惰性气氛包括N2、Ar或者He。
在某些具体实施例中，所述重整气氛包括N2、Ar、He、CO2和H2O中的一种或者任意两种以上的混合物。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
1)本申请所提供的废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法，通过在电极材料热处理产物中金属直接负载于多孔载体材料上，或者加入磁子进行磁选分离，获得磁性热解产物后，再通过将磁性热解产物中金属负载于多孔载体材料制备所得的改性催化剂，结合生物质挥发分与改性催化剂异位催化，用于生物质热解时，提高了生物油产物中芳香烃类化合物的含量，最高达31.3％。
2)本申请所提供的废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法，因为仅是生物质的挥发分与改性催化剂相混合，实现了改性催化剂与生物质热解产物(固体产物)的分离，减少了生物质热解产物与改性催化剂的回收处理难度，使得所获得的催化剂易于再生和重复利用；且由于仅是生物质的挥发分与改性催化剂接触，避免了热解生成的焦炭极易附着在改性催化剂的活性位点上，使得改性催化剂稳定性好，催化寿命长，进而提升了改性催化剂的稳定性、催化效率和降低了改性催化剂的使用成本。
3)本申请所提供的废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法，其是一种新型的废旧锂电池回收利用途径，不需要购买价格昂贵的金属类催化剂；通过将生物质热解，以及将生物质热解释放的挥发分与废旧锂电池热处理产物进行催化重整；和/或优化废旧锂电池热处理产物的催化活性；和/或优化生物质热解工况与电极材料热处理产物工况的工艺；在回收处理废旧锂电池的同时提高了生物油中芳香烃的产率；本发明可以广泛用于能源和环保等领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例1、对比例1-4中的改性催化剂的SEM图；其中(a)为HZSM-5在0.5μm和1μm时的SEM图，图(b)、(c)、(d)和(e)分别为NHZSM-5，CHZSM-5，NCHZSM-5和MHZSM-5在1μm时的SEM图；
图2为本发明实施例1、对比例1-4中的改性催化剂用于催化生物质热解的合成气产率和热值图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。本文的材料、方法、设备和装置如无特殊说明，均理解成可以通过商业途径获得。
一种废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法，包括如下步骤：
1)对废旧锂电池进行预处理，得到废旧锂电池的阴阳极电极材料；
2)对阴阳极电极材料进行热解，得到电极材料热处理产物；
3)将电极材料热处理产物中金属负载于多孔载体材料上，得改性催化剂；
4)将生物质在惰性气氛下进行快速热解释放挥发分；
5)将步骤4)中的挥发分通入布置有所述改性催化剂的催化反应器中，在重整气氛下在改性催化剂的作用下进行催化重整反应，冷却后收集热解产生的生物油、焦炭和气体产物，获得高品质的生物油和气体产物。
其中，还包括对步骤2)制备所得的电极材料热处理产物中加入磁子进行磁选分离，获得磁性热解产物，然后将该磁性热解产物中金属负载于多孔载体材料上。
下述实施例中，其中步骤2)制备所得的电极材料热处理产物中加入磁子进行磁选分离，获得磁性热解产物，具体为：将电极材料热处理产物放入装有去离子水的烧杯中，加入磁子在磁力搅拌器下以800r/min的转速进行磁选分离，持续4h。由于电极材料热处理产物中的Co、Ni、Fe及其氧化物具有磁性，在磁力搅拌过程中会吸附在磁力搅拌子上，将粘附于磁子上的磁性组分分离出来后，重复上述步骤2-5次，即得本申请中的磁性热解产物。
其中所述废旧锂电池为钴酸锂电池、镍酸锂电池和三元锂电池中的一种或者任意两种以上的混合物。
其中生物质与改性催化剂的比例为2:1。
其中步骤4)将磁性热解产物中金属负载于多孔载体材料的方法为，包括如下步骤：
1)将磁性热解产物溶解于酸性水溶液中，加入多孔载体材料进行离子交换反应，获得磁性热解产物与分子筛的混合溶液；
2)将步骤1)中制备所得的混合溶液去除水分，得到改性催化剂的前驱体；
3)将步骤2)中的前驱体进行恒温焙烧，即得金属改性催化剂。
其中，所述多孔载体材料为分子筛、活性氧化铝和生物炭中一种或者其任意两种以上的混合物。
其中，所述热处理产物或磁性热解产物与多孔载体材料的质量比为(5-30):100。
其中，步骤4)中在重整气氛下进行催化重整反应的温度为450-650℃。
其中，所述生物质包括木质纤维素类生物质或者微藻。
其中，所述惰性气氛包括N2、Ar或者He。
其中，所述重整气氛包括N2、Ar、He、CO2和H2O中的一种或者任意两种以上的混合物。
下面本申请人以废旧三元锂电池、以及多孔载体材料-分子筛为例对本申请进行详细的说明：
实施例1
一种废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法，该方法包括如下步骤：
1)对废旧锂电池(废旧三元锂电池)进行预处理，得到废旧锂电池的阴阳电极材料；具体为：首先将废旧锂电池拆除其坚硬外壳后进行磨碎，筛分得到阴阳极电极材料；
2)对阴阳极电极材料在500℃下、在载气N2流量为300mL/min时快速热解至反应完全，得到电极材料热处理产物，其主要组成成分包括Ni，Co，NiO，CoO，Mn和Li、石墨等；
3)将电极材料热处理产物放入装有去离子水的烧杯中，加入磁子在磁力搅拌器下以800r/min的转速进行磁选分离，持续4h；由于电极材料热处理产物中的Co、Ni及其氧化物具有磁性，在磁力搅拌过程中会吸附在磁力搅拌子上，将粘附于磁子上的磁性组分分离出来后；重复上述步骤3次，即得本申请中的磁性热解产物，即该磁性热解产物中主要含有Co、Ni及其氧化物。
4)将磁性热解产物中金属负载于多孔载体材料(该多孔载体材料为分子筛，且该分子筛选用HZSM-5分子筛催化剂)上，具体为：将磁性热解产物完全溶于稀硝酸溶液中；然后多孔载体材料中，其中该磁性热解产物与多孔载体材料的质量比为10:100，加入去离子水使多孔载体材料完全浸没在溶液中，在磁力搅拌器上匀速搅拌4h进行充分的离子交换，使金属组分充分浸渍于分子筛上；将搅拌后的溶液置于60℃恒温烘箱中充分去除水分，得到改性分子筛的前驱体；最后将催化剂置于马弗炉中550℃条件下恒温焙烧4h，即得金属改性催化剂(标记为MHZSM-5)；
5)以小麦秸秆为生物质原样，在550℃下、在载气N2流量为300mL/min时快速热解，热解释放的挥发分通入布置有金属改性催化剂的催化反应器中，在450℃下、在载气N2流量为600mL/min时在金属改性催化剂的作用下发生催化重整反应，直至反应完全；收集到生物油产率为47.98％，分析生物油的化学组成可知，醛酮类化合物的含量为11.07％，芳香烃类化合物的含量为29.35％；合成气的产率为8.1mmol/g小麦秸秆，测试气体产物组成中H21.19mmol/g小麦秸秆，合成气的生物质基热值为2217kJ/kg小麦秸秆。
实施例2
本实施例与实施1不同之处在于：以小麦秸秆为生物质原样，在550℃下、在载气N2流量为300mL/min时快速热解，热解释放的挥发分通入布置有金属改性催化剂的催化反应器中，在550℃下、在载气N2流量为600mL/min时在金属改性催化剂的作用下发生催化重整反应，直至反应完全。收集到生物油产率为46.21％，分析生物油的化学组成可知，醛酮类化合物的含量为12.37％，芳香烃类化合物的含量为30.6％；合成气的产率为8.7mmol/g小麦秸秆，测试气体产物组成中H2 1.27mmol/g小麦秸秆，合成气的生物质基热值为2296kJ/kg小麦秸秆。
实施例3
本实施例与实施1不同之处在于：以小麦秸秆为生物质原样，在550℃下、在载气N2流量为300mL/min时快速热解，热解释放的挥发分通入布置有金属改性催化剂的催化反应器中，在650℃下、在载气N2流量为600mL/min时在金属改性催化剂的作用下发生催化重整反应，直至反应完全。收集到生物油产率为45.37％，分析生物油的化学组成可知，醛酮类化合物的含量为13.81％，芳香烃类化合物的含量为31.3％；合成气的产率为9.2mmol/g小麦秸秆，测试气体产物组成中H2 1.39mmol/g小麦秸秆，合成气的生物质基热值为2316kJ/kg小麦秸秆。
实施例4
本实施例与实施1不同之处在于：以水稻秸秆为生物质原样，在550℃下、在载气N2流量为300mL/min时快速热解，热解释放的挥发分通入布置有金属改性催化剂的催化反应器中，在650℃下、在载气N2流量为600mL/min时在金属改性催化剂的作用下发生催化重整反应，直至反应完全。收集到生物油产率为47.46％，分析生物油的化学组成可知，醛酮类化合物的含量为12.17％，芳香烃类化合物的含量为29.04％；合成气的产率为7.9mmol/g小麦秸秆，测试气体产物组成中H2 1.24mmol/g水稻秸秆，合成气的生物质基热值为2267kJ/kg水稻秸秆。
实施例5
本实施例与实施例1不同之处在于：以小球藻为生物质原样，在550℃下、在载气N2流量为300mL/min时、在金属改性催化剂的作用下快速热解，热解释放的挥发分通入布置有金属改性催化剂的催化反应器中，在650℃下、在载气N2流量为600mL/min时发生催化重整反应，直至反应完全。收集到生物油产率为30.59％，合成气的产率为41.08％。
实施例6
本实施例与实施例1不同之处在于：未对电极材料热处理产物进行磁选分离，而是直接将该电极材料热处理产物中金属负载于多孔载体材料(该多孔载体材料为分子筛，且该分子筛选用HZSM-5分子筛催化剂)上，具体为：将电极材料热处理产物完全溶于稀硝酸溶液中；然后多孔载体材料中，其中该电极材料热处理产物与多孔载体材料的质量比为10:100，加入去离子水使多孔载体材料完全浸没在溶液中，在磁力搅拌器上匀速搅拌4h进行充分的离子交换，使金属组分充分浸渍于分子筛上；将搅拌后的溶液置于60℃恒温烘箱中充分去除水分，得到改性分子筛的前驱体；最后将催化剂置于马弗炉中550℃条件下恒温焙烧4h，即得改性催化剂；
以小麦秸秆为生物质原样，在550℃下、在载气N2流量为300mL/min时快速热解，热解释放的挥发分通入布置有改性催化剂的催化反应器中，在600℃下、在N2流量为600mL/min时在改性催化剂的作用下发生催化重整反应，直至反应完全；收集到生物油产率为40.23％，分析生物油的化学组成可知，醛酮类化合物的含量为9.45％，芳香烃类化合物的含量为27.20％；合成气的产率为7.9mmol/g小麦秸秆，测试气体产物组成中H2 1.01mmol/g小麦秸秆，合成气的生物质基热值为2038kJ/kg小麦秸秆。
实施例7
本实施例7与实施例3的不同之处在于，以小麦秸秆为生物质原样，在550℃下、在载气N2流量为300mL/min时快速热解，热解释放的挥发分通入布置有金属改性催化剂的催化反应器中，在650℃下、在重整气氛水蒸气(H2O)流量为600mL/min时在金属改性催化剂的作用下发生催化重整反应，直至反应完全。收集到生物油产率为40.28％，分析生物油的化学组成可知，醛酮类化合物的含量为10.21％，芳香烃类化合物的含量为32.8％；合成气的产率为13.4mmol/g小麦秸秆，测试气体产物组成中H2 2.42mmol/g小麦秸秆，合成气的生物质基热值为2845kJ/kg小麦秸秆。
对比例1：
本对比例1与实施例3不同的是：以小麦秸秆为生物质原样，让其先在550℃下、在载气N2流量为300mL/min时快速热解，然后让热解释放的挥发分通入布置有HZSM-5分子筛催化剂(简述为HZSM-5)的催化反应器中，在650℃下、在载气N2流量为600mL/min时在HZSM-5分子筛催化剂的作用下发生催化重整反应，直至反应完全。收集到生物油产率为53.09％，分析生物油的化学组成可知，醛酮类化合物的含量为15.87％，芳香烃类化合物的含量为19.76％；合成气的产率为6.2mmol/g小麦秸秆，合成气的生物质基热值为1658kJ/kg小麦秸秆。
本申请还引入空白组，该空白组(WS)同对比例1，不同之处在于：以小麦秸秆为生物质原样，让其先在550℃下、在载气N2流量为300mL/min时快速热解，然后让热解释放的挥发分在650℃下、在载气N2流量为600mL/min时发生催化重整反应，直至反应完全。
对比例2：
本对比例2与实施例3不同的是：将单原子Ni负载于多孔载体材料(该多孔载体材料为分子筛，且该分子筛选用HZSM-5分子筛催化剂)上，具体为：称取一定质量的金属Ni完全溶于稀硝酸溶液中；然后按照负载量加入一定质量处理过的多孔载体材料中，加入去离子水使多孔载体材料完全浸没在溶液中，在磁力搅拌器上匀速搅拌4h进行充分的离子交换，使金属Ni充分浸渍于分子筛上；将搅拌后的溶液置于60℃恒温烘箱中充分去除水分，得到改性分子筛的前驱体；最后将催化剂置于马弗炉中550℃条件下恒温焙烧4h，即得本对比例中的改性催化剂(标记为NHZSM-5)；
以小麦秸秆为生物质原样，让其先在550℃下、在载气N2流量为300mL/min时快速热解，然后让热解释放的挥发分通入布置有NHZSM-5改性催化剂的催化反应器中，在650℃下、在载气N2流量为600mL/min时、在NHZSM-5分子筛催化剂的作用下发生催化重整反应，直至反应完全。收集到生物油产率为53.09％，分析生物油的化学组成可知，醛酮类化合物的含量为9.58％，芳香烃类化合物的含量为24.84％；合成气的产率为6.9mmol/g小麦秸秆，合成气的生物质基热值为1940kJ/kg小麦秸秆。
对比例3：
本对比例3与实施例3不同的是：将单原子Co负载于多孔载体材料(该多孔载体材料为分子筛，且该分子筛选用HZSM-5分子筛催化剂)上，具体为：称取一定质量的金属Co完全溶于稀硝酸溶液中；然后按照负载量加入一定质量处理过的多孔载体材料中，加入去离子水使多孔载体材料完全浸没在溶液中，在磁力搅拌器上匀速搅拌4h进行充分的离子交换，使金属Co充分浸渍于分子筛上；将搅拌后的溶液置于60℃恒温烘箱中充分去除水分，得到改性分子筛的前驱体；最后将催化剂置于马弗炉中550℃条件下恒温焙烧4h，即得本对比例中的改性催化剂(标记为CHZSM-5)；
以小麦秸秆为生物质原样，让其先在550℃下、在载气N2流量为300mL/min时快速热解，然后让热解释放的挥发分通入布置有CHZSM-5改性催化剂的催化反应器中，在650℃下、在载气N2流量为600mL/min时、在CHZSM-5分子筛催化剂的作用下发生催化重整反应，直至反应完全。收集到生物油产率为53.09％，分析生物油的化学组成可知，醛酮类化合物的含量为11.66％，芳香烃类化合物的含量为24.23％；合成气的产率为6.4mmol/g小麦秸秆，合成气的生物质基热值为1712kJ/kg小麦秸秆。
对比例4：
本对比例4与实施例3不同的是：将单原子Ni和Co负载于多孔载体材料(该多孔载体材料为分子筛，且该分子筛选用HZSM-5分子筛催化剂)上，具体为：称取一定质量的金属Ni和Co完全溶于稀硝酸溶液中；然后按照负载量加入一定质量处理过的多孔载体材料中，加入去离子水使多孔载体材料完全浸没在溶液中，在磁力搅拌器上匀速搅拌4h进行充分的离子交换，使金属Ni和Co充分浸渍于分子筛上；将搅拌后的溶液置于60℃恒温烘箱中充分去除水分，得到改性分子筛的前驱体；最后将催化剂置于马弗炉中550℃条件下恒温焙烧4h，即得本对比例中的改性催化剂(标记为NCHZSM-5)；
以小麦秸秆为生物质原样，让其先在550℃下、在载气N2流量为300mL/min时快速热解，然后让热解释放的挥发分通入布置有NCHZSM-5改性催化剂的催化反应器中，在650℃下、在载气N2流量为600mL/min时，在NCHZSM-5分子筛催化剂的作用下发生催化重整反应，直至反应完全。收集到生物油产率为53.09％，分析生物油的化学组成可知，醛酮类化合物的含量为9.54％，芳香烃类化合物的含量为27.92％；合成气的产率为7.9mmol/g小麦秸秆，合成气的生物质基热值为2068kJ/kg小麦秸秆。
对比实施例1-3和对比例1-4可以看出，将生物质热解后再将其释放的挥发分与废旧锂电池热处理产物催化重整反应后得到的产物，与将生物质热解后再将其释放的挥发分直接进行催化重整反应后的产物相比；生物油中醛酮类化合物显著下降，而芳香烃类化合物的含量显著提升；根据实施例3和对比例1可知，未负载磁性热解产物中金属的分子筛(该分子筛选用HZSM-5分子筛催化剂)，其合成气的产率从6.2mmol/g提升至9.2mmol/g，提高了48.4％；其生物油中酚醛类化合物的含量从15.87％降低至13.81％，降低了15％；芳香烃类化合物的含量从19.76％提高至31.3％，提高了11.54％，大大提高了生物油中芳香烃类化合物的含量；合成气的生物质基热值从1658kJ/kg提升至2316kJ/kg，提高了39.7％，合成气的品质获得显著提升。
通过实施例3与对比例4可知，本申请通过对废旧锂电池热处理产物进行磁选分离，然后再将其负载于多孔载体材料后，其催化效果不仅与价格昂贵的金属类催化剂等同或者更优；且通过实施例3与对比例2、3可知，本申请中的改性催化剂相对于单一金属类催化剂对于芳香烃的生成具有正向的协同效应；在回收处理废旧锂电池的同时提高了生物油中芳香烃的产率，具有较好的运用前景。
综上，相比于生物质直接热解，本发明提出的废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解技术所制备的生物油的品质和芳香烃类化合物的产量均获得显著提高。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)对废旧锂电池进行预处理，得到废旧锂电池的阴阳极电极材料；
2)对阴阳极电极材料进行热解，得到电极材料热处理产物；
3)将电极材料热处理产物中金属负载于多孔载体材料上，得改性催化剂；
4)将生物质在惰性气氛下进行快速热解释放挥发分；
5)将步骤4)中的挥发分通入布置有所述改性催化剂的催化反应器中，在重整气氛下在所述改性催化剂的作用下进行催化重整反应，冷却后收集热解产生的生物油、焦炭和气体产物，获得高品质的生物油和气体产物。
2.根据权利要求1所述的废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法，其特征在于，还包括对步骤2)制备所得的电极材料热处理产物中加入磁子进行磁选分离，获得磁性热解产物，然后将该磁性热解产物中金属负载于多孔载体材料上。
3.根据权利要求2所述的废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法，其特征在于：将磁性热解产物中金属负载于多孔载体材料的方法为，包括如下步骤：
1)将磁性热解产物溶解于酸性水溶液中，加入多孔载体材料进行离子交换反应，获得磁性热解产物与分子筛的混合溶液；
2)将步骤1)中制备所得的混合溶液去除水分，得到改性催化剂的前驱体；
3)将步骤2)中的前驱体进行恒温焙烧，即得金属改性催化剂。
4.根据权利要求1所述的废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法，其特征在于，所述废旧锂电池为钴酸锂电池、镍酸锂电池和三元锂电池中的一种或者任意两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法，其特征在于，所述多孔载体材料为分子筛、活性氧化铝和生物炭中的一种或者其任意两种以上的混合物。
6.根据权利要求1或2所述的废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法，其特征在于，所述热处理产物或磁性热解产物与多孔载体材料的质量比为(5-30):100。
7.根据权利要求6所述的废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法，其特征在于，步骤4)中在重整气氛下进行催化重整反应的温度为400-800℃。
8.根据权利要求6所述的废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法，其特征在于，所述生物质包括木质纤维素类生物质或者微藻。
9.根据权利要求6所述的废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法，其特征在于，所述惰性气氛包括N2、Ar或者He。
10.根据权利要求1所述的废旧锂电池基金属改性催化剂催化生物质热解的方法，其特征在于，所述重整气氛包括N2、Ar、He、CO2和H2O中的一种或者任意两种以上的混合物。
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