CN117101661A - 一种金属改性c-rbp复合催化剂材料的制备方法及其应用 - Google Patents
一种金属改性c-rbp复合催化剂材料的制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117101661A CN117101661A CN202311221499.4A CN202311221499A CN117101661A CN 117101661 A CN117101661 A CN 117101661A CN 202311221499 A CN202311221499 A CN 202311221499A CN 117101661 A CN117101661 A CN 117101661A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rbp
- biomass
- pretreated
- metal
- catalyst material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 60
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 58
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims abstract description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 claims description 39
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 claims description 39
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 claims description 39
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 claims description 39
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 32
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 32
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 30
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 20
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 16
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 16
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 claims description 12
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 238000002715 modification method Methods 0.000 claims description 6
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 claims description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 3
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 2
- 241000425037 Toona sinensis Species 0.000 claims description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 claims description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 19
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 18
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 abstract description 3
- 239000011973 solid acid Substances 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 60
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 58
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 26
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 15
- 241000219000 Populus Species 0.000 description 13
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 13
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 12
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 11
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 4
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000002366 mineral element Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 2
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- -1 aldehyde ketone Chemical class 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000007233 catalytic pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000001568 sexual effect Effects 0.000 description 1
- 239000010907 stover Substances 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/75—Cobalt
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/10—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/755—Nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
- C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
- C10B57/04—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general using charges of special composition
- C10B57/06—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general using charges of special composition containing additives
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种金属改性C‑RBP复合催化剂材料用于催化生物质及副产物高值化利用制备方法，特别涉及一种用于生物质及副产物定向转化为富氢燃气的基于RBP和生物质碳基双载体的固体酸催化剂制备方法，将废弃的RBP经过活化后与绿色廉价易得的生物质炭化后共同作为载体，为活性金属的负载提供了活性位点，有利于增大生物质与催化剂的接触面积，为生物质及副产物的高值化利用所用催化剂提供了新的制备方法。
Description
技术领域
本发明属于催化材料领域，具体涉及到一种金属改性C-RBP复合催化剂材料的制备方法及其应用。
背景技术
生物质热化学转化作为生物质能源生产的一种有效途径，主要包括燃烧、气化和热解，尤其生物质气化是指在无氧或者缺氧条件下，使物料在高温下分解，产生CO、H2、CH4等可燃性气体、有机液体和固体残渣；生物质热解过程极其复杂，包括分子键断裂、异构化以及小分子聚合等反应，该过程与气化过程相当，也会产生气、液、固三相产物；其中，气体产物主要有H2、CH4等合成气，液相产物中主要为含氧官能团的化合物，如醛酮类、糖类、酚类以及芳香族等，即生物质焦油；残留固体随着温度升高，碳元素含量不断增大。然而，生物质气化/热解过程中除了能产生有用的可燃性气体外，还产生一些副产物(如飞灰、NOX、SO2和焦油等)，尤其是形成大量生物质焦油。焦油中含有大量的危险化学物质，可在管壁、过滤器或下游设备上凝结，导致设备故障；此外，生物质焦油在精炼过程中会使催化剂变质，严重限制生物质热化学转化技术的发展。由此，焦油作为生物质热利用过程中的最主要的污染物，其去除仍是尚未完全解决的重要问题。
废弃红砖粉(red brick powder,RBP)是一种具有火山灰性质的材料，我国年产生量巨大，具有作为催化剂负载材料所具有的性能。如果在生物质热解时将其作为催化剂加以利用，会促进焦油的催化催化裂解，进而产生高附加值的可燃气体等，不仅能解决焦油的腐蚀和污染等问题，而且能带来显著的经济和社会效益。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种金属改性C-RBP复合催化剂材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种金属改性C-RBP复合催化剂材料的制备方法，包括，
对RBP表面进行活化，得预处理RBP；
将废弃生物质破碎，得预处理生物质；
将预处理RBP与预处理生物质混合，加入分散剂，高温搅拌，过滤，干燥，煅烧，得C-RBP复合材料载体；
以C-RBP复合材料为载体，定向选择金属和改性方法，即得金属改性C-RBP复合催化剂材料。
作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述对RBP表面进行活化，其中，活化方法为酸处理、碱处理、水热处理中的一种；酸处理为将RBP加入到弱酸中超声搅拌20～60min，然后置于马弗炉中在400～600℃下煅烧3～5h。
作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述将废弃生物质破碎，其中，废弃生物质为玉米秸秆类、稻壳类、椿木屑类中的至少一种，破碎为放入破碎机破碎至40～80目。
作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述将预处理RBP与预处理生物质混合，其中，预处理RBP与预处理生物质的质量比为1～5：1。
作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述加入分散剂，其中，分散剂为水或乙醇。
作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述高温搅拌，过滤，干燥，煅烧，其中，搅拌温度为140～160℃，搅拌时间为3～6h；干燥温度为105～120℃，干燥时间为10～24h；煅烧温度为300～600℃，煅烧时间为3～5h。
作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述定向选择金属和改性方法，其中，定向选择金属为根据结构催化剂的用途及定向催化生物质转化的目标产物选择不同的活性金属，活性金属为碱金属、稀土金属、过渡金属中的一种；改性方法为共沉淀法、浸渍法中的一种。
本发明的再一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种金属改性C-RBP复合催化剂材料。
本发明的另一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种金属改性C-RBP复合催化剂材料在催化生物质及副产物中的应用。
作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述应用，包括，
金属改性C-RBP复合催化剂材料应用于催化生物质及副产物可提高80％以上的产率。
本发明有益效果：
本发明实验所用原料分别为农林废弃物和建筑废弃物，原料价廉易得，活性组分丰富，为催化剂节省了经济成本；同时催化剂制作方法简便。
本发明提出一种金属改性C-RBP复合催化剂材料用于催化生物质及副产物高值化利用制备方法，特别涉及一种用于生物质及副产物定向转化为富氢燃气的基于RBP和生物质碳基双载体的固体酸催化剂制备方法，将废弃的RBP经过活化后与绿色廉价易得的生物质炭化后共同作为载体，为活性金属的负载提供了活性位点，有利于增大生物质与催化剂的接触面积，为生物质及副产物的高值化利用所用催化剂提供了新的制备方法。
本发明制得的金属改性C-RBP复合催化剂材料应用于催化生物质及副产物可提高80％以上产率。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明实施例中所用RBP为取吉林兄弟砖厂红砖粉，放入破碎机破碎至40～80目；RBP的表面性质和相对矿物元素的含量如表1所示。
表1 RBP的表面性质和相对矿物元素的含量
实施例1
一种金属改性C-RBP复合催化剂材料制备方法，包括以下步骤：
(1)将RBP加入到盐酸中搅拌超声25min，然后置于马弗炉中600℃煅烧4h，得到预处理RBP；
(2)将玉米秸秆放入破碎机破碎至80目，得到预处理玉米秸秆；
(3)将预处理RBP和预处理玉米秸秆按1：1混合后，以乙醇作为分散剂，置于磁力水热搅拌中，在150℃下搅拌4h；将处理得到的产品经过过滤后收集固体，置于鼓风干燥箱中干燥12h；然后将其置于氮气保护的恒温管式炉中，在600℃下煅烧4h，得到C-RBP复合材料。
(4)选择Co金属为活性组分，以C-RBP复合材料作为载体，利用共沉淀法，选择分散剂为乙醇，反应温度为80℃，反应时间为3h，即得金属改性C-RBP复合催化剂材料。
(5)将金属改性C-RBP复合催化剂材料与生物质(粉碎杨木至200目)按质量比1：1混合均匀后，加入到N2氛围下的二级固定床热解系统，以20℃/min的加热速率从室温加热至900℃，得到热解气；热解气经气体重整及组分调变得到液体产物、热解气与半焦，产率分别为6％，90％，4％，氢气产率为224ml/g，一氧化碳为90ml/g，甲烷为72ml/g，二氧化碳为99ml/g。
实施例2
(1)将RBP加入到盐酸中搅拌超声25min，然后置于马弗炉中600℃煅烧4h，得到预处理RBP；
(2)将玉米秸秆放入破碎机破碎至80目，得到预处理玉米秸秆；
(3)将预处理RBP和预处理玉米秸秆按2：1混合后，以乙醇作为分散剂，置于磁力水热搅拌中，在150℃下搅拌4h；将处理得到的产品经过过滤后收集固体，置于鼓风干燥箱中干燥12h；然后将其置于氮气保护的恒温管式炉中，在600℃下煅烧4h，得到C-RBP复合材料。
(4)选择Co金属为活性组分，以C-RBP复合材料作为载体，利用共沉淀法，选择分散剂为乙醇，反应温度为80℃，反应时间为3h，即得金属改性C-RBP复合催化剂材料。
(5)将金属改性C-RBP复合催化剂材料与生物质(粉碎杨木至200目)按质量比1：1混合均匀后，加入到N2氛围下的二级固定床热解系统，以20℃/min的加热速率从室温加热至900℃，得到热解气；热解气经气体重整及组分调变得到液体产物、热解气与半焦，产率分别为9％，87％，4％，氢气产率为184ml/g，一氧化碳为72ml/g，甲烷为54ml/g，二氧化碳为67ml/g。
实施例3
(1)将RBP加入到盐酸中搅拌超声25min，然后置于马弗炉中600℃煅烧4h，得到预处理RBP；
(2)将玉米秸秆放入破碎机破碎至80目，得到预处理玉米秸秆；
(3)将预处理RBP和预处理玉米秸秆按1：1混合后，以乙醇作为分散剂，置于磁力水热搅拌中，在150℃下搅拌4h；将处理得到的产品经过过滤后收集固体，置于鼓风干燥箱中干燥12h；然后将其置于氮气保护的恒温管式炉中，在600℃下煅烧4h，得到C-RBP复合材料。
(4)选择Ni金属为活性组分，以C-RBP复合材料作为载体，利用共沉淀法，选择分散剂为乙醇，反应温度为80℃，反应时间为3h，即得金属改性C-RBP复合催化剂材料。
(5)将金属改性C-RBP复合催化剂材料与生物质(粉碎杨木至200目)按质量比1：1混合均匀后，加入到N2氛围下的二级固定床热解系统，以20℃/min的加热速率从室温加热至900℃，得到热解气；热解气经气体重整及组分调变得到液体产物、热解气与半焦，产率分别为5％，83％，12％，氢气产率为176ml/g，一氧化碳为69ml/g，甲烷为54ml/g，二氧化碳为60ml/g。
实施例4
(1)将RBP加入到盐酸中搅拌超声25min，然后置于马弗炉中600℃煅烧4h，得到预处理RBP；
(2)将玉米秸秆放入破碎机破碎至80目，得到预处理玉米秸秆；
(3)将预处理RBP和预处理玉米秸秆按2：1混合后，以乙醇作为分散剂，置于磁力水热搅拌中，在160℃下搅拌4h；将处理得到的产品经过过滤后收集固体，置于鼓风干燥箱中干燥12h；然后将其置于氮气保护的恒温管式炉中，在600℃下煅烧4h，得到C-RBP复合材料。
(4)选择Ni金属为活性组分，以C-RBP复合材料作为载体，利用共沉淀法，选择分散剂为乙醇，反应温度为80℃，反应时间为3h，即得金属改性C-RBP复合催化剂材料。
(5)将金属改性C-RBP复合催化剂材料与生物质(粉碎杨木至200目)按质量比1：1混合均匀后，加入到N2氛围下的二级固定床热解系统，以20℃/min的加热速率从室温加热至900℃，得到热解气；热解气经气体重整及组分调变得到液体产物、热解气与半焦，产率分别为6％，87％，7％，氢气产率为218ml/g，一氧化碳为75ml/g，甲烷为65ml/g，二氧化碳为106ml/g。
实施例5
(1)将RBP加入到盐酸中搅拌超声25min，然后置于马弗炉中600℃煅烧4h，得到预处理RBP；
(2)将玉米秸秆放入破碎机破碎至80目，得到预处理玉米秸秆；
(3)将预处理RBP和预处理玉米秸秆按3：1混合后，以乙醇作为分散剂，置于磁力水热搅拌中，在150℃下搅拌4h；将处理得到的产品经过过滤后收集固体，置于鼓风干燥箱中干燥12h；然后将其置于氮气保护的恒温管式炉中，在600℃下煅烧4h，得到C-RBP复合材料。
(4)选择Co金属为活性组分，以C-RBP复合材料作为载体，利用共沉淀法，选择分散剂为乙醇，反应温度为80℃，反应时间为3h，即得金属改性C-RBP复合催化剂材料。
(5)将金属改性C-RBP复合催化剂材料与生物质(粉碎杨木至200目)按质量比1：1混合均匀后，加入到N2氛围下的二级固定床热解系统，以20℃/min的加热速率从室温加热至900℃，得到热解气；热解气经气体重整及组分调变得到液体产物、热解气与半焦，产率分别为5％，89％，6％，氢气产率为218ml/g，一氧化碳为90ml/g，甲烷为80ml/g，二氧化碳为95ml/g。
实施例6
(1)将RBP加入到盐酸中搅拌超声25min，然后置于马弗炉中600℃煅烧4h，得到预处理RBP；
(2)将玉米秸秆放入破碎机破碎至80目，得到预处理玉米秸秆；
(3)将预处理RBP和预处理玉米秸秆按5：1混合后，以乙醇作为分散剂，置于磁力水热搅拌中，在150℃下搅拌4h；将处理得到的产品经过过滤后收集固体，置于鼓风干燥箱中干燥12h；然后将其置于氮气保护的恒温管式炉中，在600℃下煅烧4h，得到C-RBP复合材料。
(4)选择Co金属为活性组分，以C-RBP复合材料作为载体，利用共沉淀法，选择分散剂为乙醇，反应温度为80℃，反应时间为3h，即得金属改性C-RBP复合催化剂材料。
(5)将金属改性C-RBP复合催化剂材料与生物质(粉碎杨木至200目)按质量比1：1混合均匀后，加入到N2氛围下的二级固定床热解系统，以20℃/min的加热速率从室温加热至900℃，得到热解气；热解气经气体重整及组分调变得到液体产物、热解气与半焦，产率分别为6％，85％，9％，氢气产率为205ml/g，一氧化碳为86ml/g，甲烷为79ml/g，二氧化碳为91ml/g。
实施例7
(1)将RBP加入到盐酸中搅拌超声25min，然后置于马弗炉中600℃煅烧4h，得到预处理RBP；
(2)将玉米秸秆放入破碎机破碎至80目，得到预处理玉米秸秆；
(3)将预处理RBP和预处理玉米秸秆按2：1混合后，以乙醇作为分散剂，置于磁力水热搅拌中，在150℃下搅拌4h；将处理得到的产品经过过滤后收集固体，置于鼓风干燥箱中干燥12h；然后将其置于氮气保护的恒温管式炉中，在600℃下煅烧4h，得到C-RBP复合材料。
(4)选择Ce金属为活性组分，以C-RBP复合材料作为载体，利用共沉淀法，选择分散剂为乙醇，反应温度为80℃，反应时间为3h，即得金属改性C-RBP复合催化剂材料。
(5)将金属改性C-RBP复合催化剂材料与生物质(粉碎杨木至200目)按质量比1：1混合均匀后，加入到N2氛围下的二级固定床热解系统，以20℃/min的加热速率从室温加热至900℃，得到热解气；热解气经气体重整及组分调变得到液体产物、热解气与半焦，产率分别为12％，83％，5％，氢气产率为203ml/g，一氧化碳为64ml/g，甲烷为47ml/g，二氧化碳为65ml/g。
对比例1
(1)将RBP加入到盐酸中搅拌超声25min，然后置于马弗炉中600℃煅烧4h，得到预处理RBP；
(2)将玉米秸秆放入破碎机破碎至80目，得到预处理玉米秸秆；
(3)将预处理RBP和预处理玉米秸秆按1：1混合后，以乙醇作为分散剂，置于磁力水热搅拌中，在150℃下搅拌4h；将处理得到的产品经过过滤后收集固体，置于鼓风干燥箱中干燥12h；然后将其置于氮气保护的恒温管式炉中，在600℃下煅烧4h，得到C-RBP复合材料。
(4)将未被金属改性的C-RBP复合材料催化剂与生物质(粉碎杨木至200目)按质量比1：1混合均匀后，加入到N2氛围下的二级固定床热解系统，以20℃/min的加热速率从室温加热至900℃，得到热解气；热解气经气体重整及组分调变得到液体产物、热解气与半焦，产率分别为26％，60％，14％，氢气产率为124ml/g，一氧化碳为32ml/g，甲烷为19ml/g，二氧化碳为40ml/g。
对比例2
(1)将RBP加入到盐酸中搅拌超声25min，然后置于马弗炉中600℃煅烧4h，得到预处理RBP；
(2)将玉米秸秆放入破碎机破碎至80目，得到预处理玉米秸秆；
(3)将预处理RBP和预处理玉米秸秆按1：1混合后，以乙醇作为分散剂，置于磁力水热搅拌中，在160℃下搅拌4h；将处理得到的产品经过过滤后收集固体，置于鼓风干燥箱中干燥12h；然后将其置于氮气保护的恒温管式炉中，在600℃下煅烧4h，得到C-RBP复合材料。
(4)将未被金属改性的C-RBP复合材料催化剂与生物质(粉碎杨木至200目)按质量比1：1混合均匀后，加入到N2氛围下的二级固定床热解系统，以20℃/min的加热速率从室温加热至900℃，得到热解气；热解气经气体重整及组分调变得到液体产物、热解气与半焦，产率分别为22％，65％，13％，氢气产率为123ml/g，一氧化碳为35ml/g，甲烷为21ml/g，二氧化碳为39ml/g。
对比例3
(1)RBP未预处理；
(2)将玉米秸秆放入破碎机破碎至80目，得到预处理玉米秸秆；
(3)将未预处理RBP和预处理玉米秸秆按1：1混合后，以乙醇作为分散剂，置于磁力水热搅拌中，在150℃下搅拌4h；将处理得到的产品经过过滤后收集固体，置于鼓风干燥箱中干燥12h；然后将其置于氮气保护的恒温管式炉中，在600℃下煅烧4h，得到C-RBP复合材料。
(4)选择Co金属为活性组分，以C-RBP复合材料作为载体，利用共沉淀法，选择分散剂为乙醇，反应温度为80℃，反应时间为3h，即得金属改性C-RBP复合催化剂材料。
(5)将金属改性C-RBP复合催化剂材料与生物质(粉碎杨木至200目)按质量比1：1混合均匀后，加入到N2氛围下的二级固定床热解系统，以20℃/min的加热速率从室温加热至900℃，得到热解气；热解气经气体重整及组分调变得到液体产物、热解气与半焦，产率分别为30％，53％，17％，氢气产率为103ml/g，一氧化碳为29ml/g，甲烷为32ml/g，二氧化碳为40ml/g。
对比例4
(1)RBP未预处理；
(2)将玉米秸秆放入破碎机破碎至80目，得到预处理玉米秸秆；
(3)将未预处理RBP和预处理玉米秸秆按1：1混合后，以乙醇作为分散剂，置于磁力水热搅拌中，在150℃下搅拌4h；将处理得到的产品经过过滤后收集固体，置于鼓风干燥箱中干燥12h；然后将其置于氮气保护的恒温管式炉中，在600℃下煅烧4h，得到C-RBP复合材料。
(4)选择Co金属为活性组分，以C-RBP复合材料作为载体，利用共沉淀法，选择分散剂为乙醇，反应温度为80℃，反应时间为3h，即得金属改性C-RBP复合催化剂材料。
(5)将金属改性C-RBP复合催化剂材料与生物质(粉碎杨木至200目)按质量比1：1混合均匀后，加入到N2氛围下的二级固定床热解系统，以20℃/min的加热速率从室温加热至900℃，得到热解气；热解气经气体重整及组分调变得到液体产物、热解气与半焦，产率分别为32％，52％，16％，氢气产率为105ml/g，一氧化碳为26ml/g，甲烷为33ml/g，二氧化碳为38ml/g。
对比例5
根据CN115739085A实施例4制备可用于催化生物质热解制备可燃性气体的催化剂。
将制得的催化剂与生物质(粉碎杨木至200目)按质量比1：1混合均匀后，加入到N2氛围下的二级固定床热解系统，以20℃/min的加热速率从室温加热至900℃，得到热解气；热解气经气体重整及组分调变得到氢气产率最高为64ml/g，气体转化率为44％。
对比例6
(1)将RBP加入到盐酸中搅拌超声25min，然后置于马弗炉中600℃煅烧4h，得到预处理RBP；
(2)将玉米秸秆放入破碎机破碎至80目，得到预处理玉米秸秆；
(3)将预处理RBP和预处理玉米秸秆按1：1混合后，以乙醇作为分散剂，置于磁力水热搅拌中，在150℃下搅拌4h；将处理得到的产品经过过滤后收集固体，置于鼓风干燥箱中干燥12h；然后将其置于氮气保护的恒温管式炉中，在600℃下煅烧4h，得到C-RBP复合材料。
(4)选择Mg金属为活性组分，以C-RBP复合材料作为载体，利用共沉淀法，选择分散剂为乙醇，反应温度为80℃，反应时间为3h，即得金属改性C-RBP复合催化剂材料。
(5)将金属改性C-RBP复合催化剂材料与生物质(粉碎杨木至200目)按质量比1：1混合均匀后，加入到N2氛围下的二级固定床热解系统，以20℃/min的加热速率从室温加热至900℃，得到热解气；热解气经气体重整及组分调变得到液体产物、热解气与半焦，产率分别为26％，56％，18％，氢气产率为106ml/g，一氧化碳为46ml/g，甲烷为35％，二氧化碳为32％。
实施例1～7与对比例1～6的热解气产率和氢气产率如表2所示。
表2
可以看出，本发明制得的金属改性C-RBP复合催化剂材料应用于催化生物质及副产物可提高80％以上产率；当预处理RBP和预处理玉米秸秆的比例为1:1时热解气产率和氢气产率最高。
本发明提出一种金属改性C-RBP复合催化剂材料用于催化生物质及副产物高值化利用制备方法，特别涉及一种用于生物质及副产物定向转化为富氢燃气的基于RBP和生物质碳基双载体的固体酸催化剂制备方法，将废弃的RBP经过活化后与绿色廉价易得的生物质炭化后共同作为载体，为活性金属的负载提供了活性位点，有利于增大生物质与催化剂的接触面积，为生物质及副产物的高值化利用所用催化剂提供了新的制备方法。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的范围当中。
Claims (10)
1.一种金属改性C-RBP复合催化剂材料的制备方法，其特征在于：包括，
对RBP表面进行活化，得预处理RBP；
将废弃生物质破碎，得预处理生物质；
将预处理RBP与预处理生物质混合，加入分散剂，高温搅拌，过滤，干燥，煅烧，得C-RBP复合材料载体；
以C-RBP复合材料为载体，定向选择金属和改性方法，即得金属改性C-RBP复合催化剂材料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述对RBP表面进行活化，其中，活化方法为酸处理、碱处理、水热处理中的一种；酸处理为将RBP加入到弱酸中超声搅拌20～60min，然后置于马弗炉中在400～600℃下煅烧3～5h。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述将废弃生物质破碎，其中，废弃生物质为玉米秸秆类、稻壳类、椿木屑类中的至少一种，破碎为放入破碎机破碎至40～80目。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述将预处理RBP与预处理生物质混合，其中，预处理RBP与预处理生物质的质量比为1～5：1。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述加入分散剂，其中，分散剂为水或乙醇。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述高温搅拌，过滤，干燥，煅烧，其中，搅拌温度为140～160℃，搅拌时间为3～6h；干燥温度为105～120℃，干燥时间为10～24h；煅烧温度为300～600℃，煅烧时间为3～5h。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述定向选择金属和改性方法，其中，定向选择金属为根据结构催化剂的用途及定向催化生物质转化的目标产物选择不同的活性金属，活性金属为碱金属、稀土金属、过渡金属中的一种；改性方法为共沉淀法、浸渍法中的一种。
8.如权利要求1～7中任一所述的制备方法制得的金属改性C-RBP复合催化剂材料。
9.如权利要求8所述的金属改性C-RBP复合催化剂材料在催化生物质及副产物中的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于：所述金属改性C-RBP复合催化剂材料应用于催化生物质及副产物可提高80％以上的产率。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311221499.4A CN117101661A (zh) | 2023-09-21 | 2023-09-21 | 一种金属改性c-rbp复合催化剂材料的制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311221499.4A CN117101661A (zh) | 2023-09-21 | 2023-09-21 | 一种金属改性c-rbp复合催化剂材料的制备方法及其应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117101661A true CN117101661A (zh) | 2023-11-24 |
Family
ID=88803937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311221499.4A Pending CN117101661A (zh) | 2023-09-21 | 2023-09-21 | 一种金属改性c-rbp复合催化剂材料的制备方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117101661A (zh) |
-
2023
- 2023-09-21 CN CN202311221499.4A patent/CN117101661A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105289498B (zh) | 一种生物质炭‑碳纳米材料复合物的制备方法 | |
| Guo et al. | Catalytic pyrolysis of rain tree biomass with nano nickel oxide synthetized from nickel plating slag: A green path for treating waste by waste | |
| Su et al. | Evaluation of catalytic subcritical water gasification of food waste for hydrogen production: effect of process conditions and different types of catalyst loading | |
| CN110721686B (zh) | 一种以泥煤碳基为载体的催化裂解催化剂 | |
| CN115044396B (zh) | 一种木质废弃物分段热解催化气化制氢的方法 | |
| CN115558517B (zh) | 一种利用废旧锂电池热处理产物异位催化生物质热解的方法 | |
| Wang et al. | Production of aryl oxygen-containing compounds by catalytic pyrolysis of bagasse lignin over LaTi0. 2Fe0. 8O3 prepared by different methods | |
| Wang et al. | Efficient hydrolysis of bagasse cellulose to glucose by mesoporous carbon solid acid derived from industrial lignin | |
| Wang et al. | Influence of calcination temperature for LaTi0. 2Fe0. 8O3 on catalytic pyrolysis of bagasse lignin | |
| CN112973747B (zh) | 一种过渡金属碳化物催化剂的制备方法及其在生物质固废制备高附加值合成气中的应用 | |
| CN114774145A (zh) | 一种生物质和聚乙烯共热解制备生物燃油的方法 | |
| Hu et al. | One-pot cogeneration of phenol-rich bio-oil, hydrogen-rich gas and solid carbon degradation material from reed | |
| CN110205159B (zh) | 一种焦油熔盐重整定向制备高品质油的方法及产品 | |
| CN113318745A (zh) | 一种用于生物质热解制富氢催化剂的制备方法 | |
| Wang et al. | Production of aryl oxygen-containing compounds from catalytic pyrolysis of bagasse lignin over LaTixFe1− xO3 | |
| Shen et al. | Novel synthesis of activated biochar-supported catalysts for pyrolysis of cardboard waste derived from express package | |
| CN117101661A (zh) | 一种金属改性c-rbp复合催化剂材料的制备方法及其应用 | |
| Zhang et al. | Effect of coal ash on the steam reforming of simulated bio-oil for hydrogen production over Ni/γ-Al2O3 | |
| CN111218307A (zh) | 含聚碳酸酯类化合物的材料转化为航空煤油中环烃的方法 | |
| CN115138392A (zh) | 富含含氧官能团的多功能生物炭催化剂及制备方法 | |
| CN112007687B (zh) | 一种用于提高生物质催化热解烃类产率的催化剂改性方法 | |
| CN110124650B (zh) | 一种石墨烯/TiO2复合物、制备方法及利用其作为催化剂催化水分解产氢的方法 | |
| Wang et al. | Hydrothermal oxygen uncoupling of high-concentration biogas slurry over Cu-α-Fe2O3· α-MoO3 catalyst | |
| CN111229202A (zh) | 一种用于生物油改性提质的催化剂及其制备方法 | |
| CN113477239A (zh) | 利用高钙固体废弃物基CaO重整挥发分的方法及其产物 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |