DE202023107430U1 - Laminate adsorption type catalyst - Google Patents
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Abstract
Katalysator vom Laminat-Adsorptionstyp, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator die chemische Darstellungsformel M1M2-LDHs-CO3 2--hat, worin M1 eines oder zwei der Elemente Mg2+, Cu2+, Co2+, Ni2+ und Zn2+ ist und M2 eines der Elemente Al3+, Fe3+, Ce3+ und Ga3+ ist und das Molverhältnis von M1 zu M2 2~4:1 beträgt; wobei der Katalysator vom Laminat-Adsorptionstyp hat eine zweidimensionale Schichtstruktur mit atomar verteilten redoxaktiven M1- und M2-Kationen auf den Lamellen und ladungsausgeglichenen CO3 2Anionen zwischen den Schichten. A laminate adsorption type catalyst, characterized in that the catalyst has the chemical representation formula M 1 M 2 -LDHs-CO 3 2- -, wherein M 1 is one or two of the elements Mg 2+ , Cu 2+ , Co 2+ , Ni 2+ and Zn 2+ and M 2 is one of the elements Al 3+ , Fe 3+ , Ce 3+ and Ga 3+ and the molar ratio of M 1 to M 2 is 2 ~ 4:1; wherein the laminate adsorption type catalyst has a two-dimensional layered structure with atomically distributed redox-active M 1 and M 2 cations on the lamellae and charge-balanced CO 3 2 anions between the layers.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der CO2-Abscheidung und - Verwertung sowie der Wasserstofferzeugung und bezieht sich insbesondere auf einen Katalysator vom Laminat-Adsorptionstyp, der in dem Verfahren der CO2-Abscheidung in Verbindung mit der Wasserstofferzeugung verwendet wird.The present invention relates to the field of CO 2 capture and utilization and hydrogen production and particularly relates to a laminate adsorption type catalyst used in the process of CO 2 capture in conjunction with hydrogen production.
Stand der TechnikState of the art
Ressourcen- und Umweltprobleme sind die größten Herausforderungen für die Menschheit im 21. Jahrhundert. Die zur Neige gehenden fossilen Energiereserven und die sich verschärfende Situation der Kohlenstoffemissionen machen die Entwicklung und Nutzung erneuerbarer und sauberer Energien dringend erforderlich. Wasserstoff ist eine hocheffiziente und saubere Sekundärenergiequelle, die ein ideales Speichermedium für die Verwirklichung der kohlenstoffarmen Transformation des Energiesystems ist. Derzeit ist die Wasserstofferzeugung aus der Reformierung fossiler Brennstoffe immer noch der wichtigste Weg für die industrielle Wasserstofferzeugung. Dabei handelt es sich jedoch in der Regel um einen kohlenstoffintensiven Prozess, dessen kumulative Kohlenstoffemissionen etwa 3% der weltweiten Emissionen ausmachen. Daher besteht ein dringender Bedarf an der Entwicklung einer neuen Technologie zur Realisierung der Prozesskopplung von CO2-Abscheidung/-Umwandlung und Reformierung zu Wasserstoff.Resource and environmental problems are the biggest challenges facing mankind in the 21st century. The depleting fossil energy reserves and the worsening situation of carbon emissions make the development and utilization of renewable and clean energy urgently necessary. Hydrogen is a highly efficient and clean secondary energy source, which is an ideal storage medium for realizing the low-carbon transformation of the energy system. At present, hydrogen production from fossil fuel reforming is still the main route for industrial hydrogen production. However, this is usually a carbon-intensive process, and its cumulative carbon emissions account for about 3% of global emissions. Therefore, there is an urgent need to develop a new technology to realize the process coupling of CO2 capture/conversion and reforming to hydrogen.
Geschichtete Doppelhydroxide (LDHs), d. h. Hydrotalcite, sind eine neue Klasse anorganischer Funktionsmaterialien mit einem breiten Anwendungsspektrum in der Mehrphasenkatalyse, der Adsorption von Umweltgiften und photovoltaischen Funktionsmaterialien usw. Die Hauptlamellen von LDHs werden durch die Bildung von MO6-Oktaedern aus Metallkationen und Sauerstoffatomen über gemeinsame Kantenoder Prismen gebildet, die normalerweise positiv geladen sind; Die Zwischenschichten werden durch das Gastanion An- ausgeglichen, so dass die Gesamtstruktur elektrisch neutral ist. Aufgrund der Anordnung der Anionenspeicherung in den Zwischenschichten weisen die LDHs-Zwischenschichten eine starke chemische Affinität für CO2 auf und können CO2-Moleküle in der Gasphase einfangen und als CO3 2--Anionen in den Zwischenschichten speichern. Darüber hinaus können aufgrund der einstellbaren Zusammensetzung der LDHs-Lamellen Übergangsmetallionen mit Oxidations-Reduktions-Aktivität in die LDHs-Lamellen eingebracht werden, wodurch die Konstruktion von lamellaren Adsorptionskatalysatoren möglich wird.Layered double hydroxides (LDHs), i.e., hydrotalcites, are a new class of inorganic functional materials with a wide range of applications in multiphase catalysis, adsorption of environmental pollutants and photovoltaic functional materials, etc. The main lamellae of LDHs are formed by the formation of MO6 octahedra from metal cations and oxygen atoms via shared edges or prisms, which are usually positively charged; the interlayers are balanced by the guest anion An-, so that the overall structure is electrically neutral. Due to the arrangement of anion storage in the interlayers, the LDHs interlayers have strong chemical affinity for CO 2 and can capture CO 2 molecules in the gas phase and store them as CO 3 2- anions in the interlayers. In addition, due to the tunable composition of the LDHs lamellae, transition metal ions with oxidation-reduction activity can be introduced into the LDHs lamellae, making the construction of lamellar adsorption catalysts possible.
Zhang et al. in Ref. 1 Single-atom Cu anchored catalysts for photocatalytic renewable H2 production with a quantum efficiency of 56% und Lee et al. in Ref. 2 Reversible and cooperative photoactivation of single-atom Cu/TiO2 photocatalysts kooperative Photoaktivierung von einatomigen Cu/TiO2-Photokatalysatoren berichten, dass die d-Orbitale von Übergangsmetallionen in der Lage sind, photogenerierte Elektronen effektiv einzufangen und zu speichern. Auf der Grundlage dieser Eigenschaft von Übergangsmetallionen wird in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, zunächst Elektronen in Übergangsmetallionen mit Hilfe eines externen photoelektrischen Feldes vorzuspeichern und anschließend einen CO2-Einfang-gekoppelten Wasserstofferzeugungsprozess unter den Bedingungen von CO2+H2O durchzuführen.Zhang et al. in Ref. 1 Single-atom Cu anchored catalysts for photocatalytic renewable H 2 production with a quantum efficiency of 56% and Lee et al. in Ref. 2 Reversible and cooperative photoactivation of single-atom Cu/TiO 2 photocatalysts report that the d-orbitals of transition metal ions are able to effectively capture and store photogenerated electrons. Based on this property of transition metal ions , the present invention proposes to first pre-store electrons in transition metal ions by means of an external photoelectric field and then to carry out a CO 2 capture-coupled hydrogen generation process under the conditions of CO 2 +H 2 O.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Katalysatoren vom Laminat-Adsorptionstyp bereitzustellen, die in einem CO2-gekoppelten Wasserstoffherstellungsverfahren verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katalysator vom Laminat-Adsorptionstyp auf der Basis von LDHs für die CO2-Abscheidung in Verbindung mit der Wasserstofferzeugung. Der Katalysator vom Laminat-Adsorptionstyp kombiniert die Funktion der Abscheidung von CO2 in der Gasphase zur Erzeugung von CO3 2- und die Eigenschaft der Speicherung/Freisetzung von Elektronen. Die Anwendung dieses Katalysators vom Laminat-Adsorptionstyp bei der gekoppelten CO2-Abscheidung und Wasserstofferzeugung ist gekennzeichnet durch die chemische Reaktion von CO3 2- + 4H+ + 2e- → CO + H2O in der Zwischenschicht und der damit einhergehenden e- + Mn+ → M(n-1)+ in der lamellaren Platte während des photoelektrokatalytischen Prozesses, der durch ein photoelektrisches externes Feld unterstützt wird. Nach diesem Prozess wird das CO3 2--Anion in der Zwischenschicht in ein Reduktionsprodukt umgewandelt, während die d-Orbitale der Übergangsmetallionen in der Lamellenplatte Elektronen speichern. Wenn das äußere Feld entfernt und ein CO2+H2O-Gemisch in das System eingebracht wird, gibt das laminare Übergangsmetallion Elektronen ab, während die Zwischenschicht das CO2 aus der Gasphase einfängt und das CO3 2- aus der Zwischenschicht wiederherstellt und den äquivalenten Wasserstoff freisetzt, d.h. es finden die chemischen Reaktionen M(n-1)+→Mn++e- bzw. CO2 + H2O + 2e- →CO3 2- + H2 statt, wodurch der Prozess der CO2-Abscheidung und der gekoppelten Wasserstofferzeugung mit geringem Energieverbrauch realisiert wird. gekoppelter Wasserstofferzeugungsprozess.The aim of the present invention is to provide laminate adsorption type catalysts used in a CO 2 -coupled hydrogen production process.
The present invention relates to a laminate adsorption type catalyst based on LDHs for CO 2 capture coupled with hydrogen production. The laminate adsorption type catalyst combines the function of capturing CO 2 in the gas phase to produce CO 3 2 - and the property of storing/releasing electrons. The application of this laminate adsorption type catalyst in coupled CO 2 capture and hydrogen production is characterized by the chemical reaction of CO 3 2 - + 4H + + 2e - → CO + H 2 O in the interlayer and the accompanying e - + M n+ → M (n-1)+ in the lamellar plate during the photoelectrocatalytic process assisted by a photoelectric external field. After this process, the CO 3 2- anion in the interlayer is converted into a reduction product while the d-orbitals of the transition metal ions in the lamellar plate store electrons. When the external field is removed and a CO 2 +H 2 O mixture is introduced into the system, the laminar transition metal ion gives up electrons, while the intermediate layer captures the CO 2 from the gas phase and restores the CO 3 2- from the intermediate layer and releases the equivalent hydrogen, i.e. the chemical reactions M (n-1)+ →M n+ +e- and CO 2 + H 2 O + 2e - →CO 3 2 - + H 2 take place, respectively, thus completing the process of CO 2 capture and coupled water hydrogen production is realized with low energy consumption. coupled hydrogen production process.
Der CO2-gekoppelte Wasserstofferzeugungsprozess ist ein Prozess, bei dem die chemischen Reaktionsgleichungen (1) CO3 2- + 4H+ + 2e- → CO + H2O, 2e- + 2Mn+ → 2M(n-2)+; und (2) M(n-1)+ →Mn++2e-, CO2 + H2O + 2e-→CO3 2- + H2 in einem Prozess zusammengefasst sind. Um diesen Prozess zu realisieren, haben wir einen Katalysator vom Laminat-Adsorptionstyp auf der Basis von LDHs entwickelt, dessen Struktur sich durch die Einlagerung von CO3 2-Anionen in die Zwischenschichten und die gleichmäßige Verteilung von oxidationsreduzierenden aktiven Übergangsmetallkationen auf dem Laminat auszeichnet und der in der Lage ist, die Anforderungen für das Einfangen von CO2 -Molekülen in der Gasphase zur Erzeugung von CO3 2- sowie die Vorspeicherung von Elektronen zu erfüllen. Der Prozess der Wasserstofferzeugung kann mit diesem Katalysatoren vom Laminat-Adsorptionstyp in einem Zug realisiert werden.The CO 2 coupled hydrogen generation process is a process in which the chemical reaction equations (1) CO 3 2- + 4H + + 2e - → CO + H 2 O, 2e - + 2M n+ → 2M (n-2)+ ; and (2) M (n-1 )+ →M n+ +2e - , CO 2 + H 2 O + 2e - →CO 3 2- + H 2 are combined into one process. To realize this process, we developed a laminate adsorption type catalyst based on LDHs, the structure of which is characterized by the incorporation of CO 3 2 anions into the interlayers and the uniform distribution of oxidation-reducing active transition metal cations on the laminate, and which is able to meet the requirements for capturing CO 2 molecules in the gas phase to generate CO 3 2- as well as pre-storing electrons. The process of hydrogen production can be realized in one step with this laminate adsorption type catalyst.
Der Katalysator vom Laminat-Adsorptionstyp der durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt wird, wird chemisch als M1M2-LDHS-CO3 2--ausgedrückt, worin M1 eines oder zwei von der Elemente Mg2+, Cu2+, Co2+, Ni2+ und Zn2+ist, vorzugsweise Cu2+ oder Ni2+; und M2 eines der Elemente Al3+, Fe3+, Ce3+ und Ga3+ ist, vorzugsweise Fe3+ oder Ga3+; Das Molverhältnis von M1 zu M2 ist 2~4:1, vorzugsweise 2~2,5:1; der Katalysator vom Laminat-Adsorptionstyp hat eine zweidimensionale Schichtstruktur mit atomar verteilten M1- und M2-Kationen auf den Lamellen und ladungsausgeglichenen CO3 2-Anionen zwischen den Schichten.The laminate adsorption type catalyst provided by the present invention is chemically expressed as M 1 M 2 -LDH S -CO 3 2- - , wherein M 1 is one or two of the elements Mg 2+ , Cu 2+ , Co 2+ , Ni 2+ and Zn 2+ , preferably Cu 2+ or Ni 2+ ; and M 2 is one of the elements Al 3+ , Fe 3+ , Ce 3+ and Ga 3+ , preferably Fe 3+ or Ga 3+ ; The molar ratio of M 1 to M 2 is 2 ~ 4:1, preferably 2 ~ 2.5:1; the laminate adsorption type catalyst has a two-dimensional layered structure with atomically distributed M 1 and M 2 cations on the lamellae and charge-balanced CO 3 2- anions between the layers.
Die spezifische Herstellungsmethode des oben genannten Katalysators vom Laminat-Adsorptionstyp ist wie folgt:
- A. Herstellen einer gemischten Salzlösung durch Mischen eines Nitrats von löslichen M1 und M2 mit entionisiertem Wasser in gleichem Volumen, wobei M1 + M2=0,1~0,3 mol/L ist und das Molverhältnis von M1/M2 2~4:1 ist; worin M1 eines oder zwei der Elemente Mg2+, Cu2+, Co2+, Ni2+ und Zn2+ ist; und vorzugsweise Cu2+ oder Ni2+ ist; M2 eines der Elemente Al3+, Fe3+, Ce3+ und Ga3+ ist, vorzugsweise Fe3+ oder Ga3+.
- B. Formulieren einer Alkalilösung mit Alkali und Carbonat mit entionisiertem Wasser, wobei Alkali + Carbonat = 0,2~0,9 mol/L und das Molverhältnis von Alkali/Carbonat 1 ~ 3 beträgt; wobei das Alkali eines oder beide von NaOH oder KOH ist und das Carbonat eines oder beide von Na2CO3 oder K2CO3 ist.
- C. tropfenweises Zugeben der obigen Salzlösung und der Basenlösung zu dem Reaktor mit einer Geschwindigkeit von 1~3 mL/min gleichzeitig, Aufrechterhalten des pH-Wertes des Systems bei 9~11, Altern der resultierenden Suspension bei 60~80°C für 5~8 Stunden nach Beendigung, Filtrieren und Waschen des Überstandes, um neutral zu sein, und Trocknen bei 60~90°C, um den M1M2-LDHs-CO3 2- Katalysator zu erhalten. Der oben genannten Katalysator vom Laminat-Adsorptionstyp wurde in dem CO2-gekoppelten Wasserstoffherstellungsprozess wie folgt eingesetzt:
- (1) Photokatalytischer Prozess: 0,5~2mg des M1M2-LDHs-CO3 2--Katalysators wurden gleichmäßig auf ein Stück haariges Glas aufgetragen, das in einen von oben beleuchteten Quarz-Reaktor gestellt und mit 1∼10 mL Reaktionslösung versetzt wurde. Die Luft im Reaktor wurde durch eine Inertgas ersetzt, und der Druck im Reaktor wurde auf 0,1-0,5 MPa gehalten. Als Lichtquelle zum Starten der Reaktion wurde eine 200W-450W Xenonlampe verwendet. Die Reaktionslösung bestand aus Wasser, Ethanol, Glycerin und 5-Hydroxymethylfurfural. Der Prozess folgte der folgenden Reaktionsgleichung: ① CO3 2- + 4H+ + 2e- → CO + H2O; ② 2e- + 2Mn+ → 2M(n-1)+.
- (2) CO2-Abtrennung gekoppelt mit Wasserstoffproduktion: Nach 6~24 Stunden Reaktion wird das Licht ausgeschaltet und die Reaktionslösung entnommen, das CO2-Gemisch wird verwendet, um das Gas im Reaktor zu ersetzen, und H2O wird bei Raumtemperatur und Raumdruck in den Reaktor eingeführt. Das besagte CO2-Gemisch wird durch Stickstoff ausgeglichen und enthält einen Volumenanteil von 0,04~100% CO2, 0,01~0,08% SO2 oder/und 0,01~0,05% NO2. Der Prozess folgt den folgenden Reaktionsgleichungen: ① M(n-1)+→Mn++2e-; ② CO2 + H2O + 2e-→CO3 2- + H2.
- (3) Der Katalysator nach Schritt (2) kann in der Reaktion von Schritt (1) wiederverwendet und mehrmals recycelt werden.
- A. Preparing a mixed salt solution by mixing a nitrate of soluble M 1 and M 2 with deionized water in equal volume, where M 1 + M 2 =0.1 ~ 0.3 mol/L and the molar ratio of M 1 /M 2 is 2 ~ 4:1; wherein M 1 is one or two of the elements Mg 2+ , Cu 2+ , Co 2+ , Ni 2+ and Zn 2+ ; and preferably is Cu 2+ or Ni 2+ ; M 2 is one of the elements Al 3+ , Fe 3+ , Ce 3+ and Ga 3+ , preferably Fe 3+ or Ga 3+ .
- B. Formulating an alkali solution containing alkali and carbonate with deionized water, where alkali + carbonate = 0.2 ~ 0.9 mol/L and the molar ratio of alkali/carbonate is 1 ~ 3; where the alkali is one or both of NaOH or KOH and the carbonate is one or both of Na 2 CO 3 or K 2 CO 3 .
- C. Adding the above salt solution and the base solution dropwise to the reactor at a rate of 1 ~ 3 mL/min simultaneously, maintaining the pH of the system at 9 ~ 11, aging the resulting suspension at 60 ~ 80°C for 5 ~ 8 hours after completion, filtering and washing the supernatant to be neutral, and drying at 60 ~ 90°C to obtain the M 1 M 2 -LDHs-CO 3 2- catalyst. The above laminate adsorption type catalyst was used in the CO 2 coupled hydrogen production process as follows:
- (1) Photocatalytic process: 0.5 ~ 2mg of M 1 M 2 -LDHs-CO 3 2- catalyst was evenly coated on a piece of hairy glass, which was placed in a quartz reactor illuminated from above, and 1 ∼ 10 mL of reaction solution was added. The air in the reactor was replaced with an inert gas, and the pressure in the reactor was maintained at 0.1-0.5 MPa. A 200W-450W xenon lamp was used as the light source to start the reaction. The reaction solution consisted of water, ethanol, glycerin, and 5-hydroxymethylfurfural. The process followed the following reaction equation: ① CO 3 2 - + 4H + + 2e - → CO + H 2 O; ② 2e - + 2M n+ → 2M (n-1)+ .
- (2) CO 2 separation coupled with hydrogen production: After 6 ~ 24 hours of reaction, the light is turned off and the reaction solution is taken out, the CO 2 mixture is used to replace the gas in the reactor, and H 2 O is introduced into the reactor at room temperature and pressure. The said CO 2 mixture is balanced by nitrogen and contains a volume fraction of 0.04 ~ 100% CO 2 , 0.01 ~ 0.08% SO 2 or/and 0.01 ~ 0.05% NO 2 . The process follows the following reaction equations: ① M (n-1)+ →M n+ +2e - ; ② CO 2 + H 2 O + 2e - →CO 3 2 - + H 2 .
- (3) The catalyst after step (2) can be reused in the reaction of step (1) and recycled several times.
Vorteilhafte Wirkungen der vorliegenden Erfindung:Advantageous effects of the present invention:
Die vorliegende Erfindung entwirft ein Katalysator vom Laminat-Adsorptionstyp auf der Grundlage LDHs für CO2-Abscheidung gekoppelt Wasserstoffproduktion Prozess. Der LDHs-Katalysator kombiniert die Funktion der Abscheidung von CO2 in der Gasphase zur Erzeugung von CO3 2- und die Eigenschaft der Speicherung/Freisetzung von Elektronen. Die Anwendung dieses Katalysatoren vom Laminat-Adsorptionstyp bei der gekoppelten CO2-Abscheidung und Wasserstofferzeugung ist gekennzeichnet durch die chemische Reaktion von CO3 2-+4H++2e-→CO+2H2O in der Zwischenschicht während des photoelektrokatalytischen Prozesses, der durch ein externes Licht-/Elektrizitätsfeld unterstützt wird, begleitet von der chemischen Reaktion von e-+Mn+→M(n-1)+ in der lamellaren Platte. Nach diesem Prozess wird das CO3 2-Anion in der Zwischenschicht in ein Reduktionsprodukt umgewandelt, während die d-Orbitale der Übergangsmetallionen in der Lamellenplatte Elektronen speichern. Auf dieser Grundlage setzten die laminaren Übergangsmetallionen Elektronen frei, während die Zwischenschicht das Gasphasen-CO2 einfing und das Zwischenschicht-CO32- wiederherstellte, d.h. es fanden die chemischen Reaktionen M(n-1)+→Mn++e- bzw. CO2+H2O+2e-→CO3 2-+H2 statt, die den gekoppelten CO2-Einfangprozess für die Wasserstoffproduktion bei geringem Energieverbrauch realisierten (siehe
Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings
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1 zeigt ein schematisches Diagramm des CO2-Abscheidungsprozesses in Verbindung mit der Wasserstoffproduktion.1 shows a schematic diagram of the CO 2 capture process in conjunction with hydrogen production. -
2 zeigt ein XRD-Muster des in Beispiel 1 hergestellten CuMgFe-LDHs-CO3 2-Katalysators mit laminarer Platte und Adsorption.2 shows an XRD pattern of the CuMgFe-LDHs-CO 3 2 laminar plate adsorption catalyst prepared in Example 1. -
3 zeigt das FTIR-Muster des in Beispiel 1 hergestellten CuMgFe-LDHs-CO32-Katalysators vom Laminat-Adsorptionstyp.3 shows the FTIR pattern of the laminate adsorption type CuMgFe-LDHs-CO32 catalyst prepared in Example 1. -
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5 zeigt ein Diagramm der wiederverwendbaren Leistung des in Beispiel 1 hergestellten CuMgFe-LDHs-CO3 2-Katalysators vom Laminat-Adsorptionstyp für ein CO2-Abscheidungskopplungs-Wasserstoffherstellungsverfahren. Dabei ist a das Leistungsdiagramm der Photokatalyse und b das Leistungsdiagramm des mit der CO2-Abscheidung gekoppelten Wasserstoffherstellungsprozesses.5 shows a diagram of the reusable performance of the laminate adsorption type CuMgFe-LDHs-CO 3 2 catalyst prepared in Example 1 for a CO 2 capture coupled hydrogen production process. Where, a is the performance diagram of photocatalysis and b is the performance diagram of the CO 2 capture coupled hydrogen production process.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden in Verbindung mit Ausführungsbeispielen näher beschrieben, was jedoch keine Einschränkung des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung darstellt.The present invention is described in more detail below in conjunction with embodiments, which, however, do not represent a limitation on the scope of the present invention.
Beispiel 1:Example 1:
Zur Herstellung einer Salzlösung werden 0,01 mol Cu(NO3)2-6H2O, 0,02 mol Mg(NO3)2-6H2O und 0,06 mol Fe(NO3)3-9H2O eingewogen und in 100 mL entionisiertem Wasser gelöst; zur Herstellung einer Alkalilösungen werden 0,03 mol Na2CO3 und 0,015 mol NaOH eingewogen und in 100 mL entionisiertem Wasser gelöst. Die Salz- und Alkalilösungen wurden tropfenweise in einen Dreihalskolben mit 100 mL entionisiertem Wasser gegeben, der pH-Wert des Systems wurde durch Kontrolle der Tropfrate auf 9,6 gehalten, und der Dreihalskolben wurde für 6 Stunden lang bei 80 °C kristallisiert. Der Überstand wurde filtriert und gewaschen, um ihn neutral zu machen. Durch Trocknen und Mahlen wurde CuMgFe-LDHs-CO3 2- gewonnen.To prepare a salt solution, 0.01 mol of Cu(NO 3 ) 2 -6H 2 O, 0.02 mol of Mg(NO 3 ) 2 -6H 2 O and 0.06 mol of Fe(NO 3 ) 3 -9H 2 O were weighed and dissolved in 100 mL of deionized water; to prepare an alkali solution, 0.03 mol of Na 2 CO 3 and 0.015 mol of NaOH were weighed and dissolved in 100 mL of deionized water. The salt and alkali solutions were added dropwise into a three-necked flask containing 100 mL of deionized water, the pH of the system was maintained at 9.6 by controlling the dropping rate, and the three-necked flask was crystallized at 80 °C for 6 hours. The supernatant was filtered and washed to make it neutral. CuMgFe-LDHs-CO 3 2- was obtained by drying and grinding.
Beispiel 2:Example 2:
Zur Herstellung einer Salzlösung werden 0,03 mol Co(NO3)2-6H2O und 0,06 mol Al(NO3)3-9H2O eingewogen und in 100 mL entionisiertem Wasser gelöst; zur Herstellung einer Alkalilösungen werden 0,03 mol Na2CO3 und 0,015 mol NaOH eingewogen und in 100 mL entionisiertem Wasser gelöst. Die Salz- und Alkalilösungen wurden tropfenweise in einen Dreihalskolben mit 100 mL entionisiertem Wasser gegeben, der pH-Wert des Systems wurde durch Kontrolle der Tropfrate auf 9,6 gehalten, und der Dreihalskolben wurde 8 Stunden lang bei 60 °C kristallisiert. Durch Trocknen und Mahlen wurde CoAl-LDHs-CO3 2- gewonnen.To prepare a salt solution, 0.03 mol of Co(NO 3 ) 2 -6H 2 O and 0.06 mol of Al(NO 3 ) 3 -9H 2 O are weighed and dissolved in 100 mL of deionized water; to prepare an alkali solution, 0.03 mol of Na 2 CO 3 and 0.015 mol of NaOH are weighed and dissolved in 100 mL of deionized water. The salt and alkali solutions were added dropwise into a three-necked flask containing 100 mL of deionized water, the pH of the system was maintained at 9.6 by controlling the dropping rate, and the three-necked flask was crystallized at 60 °C for 8 hours. CoAl-LDHs-CO 3 2- was obtained by drying and grinding.
Beispiel 3:Example 3:
Zur Herstellung einer Salzlösung werden 0,03 mol Zn(NO3)2-6H2O und 0,06 mol Ga(NO3)3-9H2O eingewogen und in 100 mL entionisiertem Wasser gelöst; zur Herstellung einer Alkalilösungen werden 0,03 mol Na2CO3 und 0,015 mol NaOH eingewogen und in 100 mL entionisiertem Wasser gelöst. Die Salz- und Alkalilösungen wurden tropfenweise in einen Dreihalskolben mit 100 mL entionisiertem Wasser gegeben, der pH-Wert des Systems wurde durch Kontrolle der Tropfrate auf 9,6 gehalten, und der Dreihalskolben wurde 12 Stunden lang bei 60 °C kristallisiert. Durch Trocknen und Mahlen wurde ZnGa-LDHs-CO3 2- gewonnen.To prepare a salt solution, 0.03 mol of Zn(NO 3 ) 2 -6H 2 O and 0.06 mol of Ga(NO 3 ) 3 -9H 2 O are weighed and dissolved in 100 mL of deionized water; to prepare an alkali solution, 0.03 mol of Na 2 CO 3 and 0.015 mol of NaOH are weighed and dissolved in 100 mL of deionized water. The salt and alkali solutions were added dropwise into a three-necked flask containing 100 mL of deionized water, the pH of the system was maintained at 9.6 by controlling the dropping rate, and the three-necked flask was crystallized at 60 °C for 12 hours. ZnGa-LDHs-CO 3 2- was obtained by drying and grinding.
Anwendungsbeispiel 4:Application example 4:
Die in den Beispielen 1 bis 3 hergestellten Katalysatoren wurden in einem mit der CO2-Abscheidung gekoppelten Verfahren zur Wasserstofferzeugung eingesetzt:
- (1) 2 mg des Katalysators vom Laminat-Adsorptionstyp wurden gleichmäßig auf ein Stück Matteglas aufgetragen und in einen von oben beleuchteten Quarz-Reaktor gegeben, 10 mL wässrige Glycerinlösung mit einer molaren Konzentration von 0,1 M wurden hinzugefügt und Ar-Gas wurde eingeleitet, um die Luft imQuarz-Reaktor zu ersetzen. 20 Minuten später wurde das Reaktionssystem geschlossen und die Xenonlampe mit 300 W eingeschaltet, und die Reaktion wurde 24 Stunden lang durchgeführt. 1 mL des Gases wurde mit einer gasdichten Nadel entnommen und in die Gaschromatographie gegeben, und die Gasphasenprodukte und Konzentrationen wurden nachgewiesen.
- (2) Die Reaktionslösung wurde entfernt, Ar-Gas wurde eingeleitet, um das Gas im Reaktor zu ersetzen, und das System wurde nach 20 Minuten geschlossen. In den Reaktor wurde über einen Bubbler Wasser mit einem 15%igen CO2/N2-Gemisch bei Raumtemperatur und -druck für 12 Stunden lang eingeleitet. 1 mL des Gases wurde mit einer gasdichten Nadel in den GC zur qualitativen und quantitativen Analyse injiziert. Die Reaktion wurde 12 Stunden lang durchgeführt. 1 ml des Gases wurde mit einer gasdichten Nadel für qualitative und quantitative Analysen in die Gaschromatographie eingespritzt.
- (1) 2 mg of the laminate adsorption type catalyst was evenly coated on a piece of matte glass and placed in a quartz reactor illuminated from above, 10 mL of glycerin aqueous solution with a molar concentration of 0.1 M was added, and Ar gas was introduced to replace the air in the quartz reactor. 20 minutes later, the reaction system was closed and the 300 W xenon lamp was turned on, and the reaction was carried out for 24 hours. 1 mL of the gas was taken out with a gas-tight needle and placed in the gas chromatography, and the gas phase products and concentrations were detected.
- (2) The reaction solution was removed, Ar gas was introduced to replace the gas in the reactor, and the system was closed after 20 minutes. Water containing a 15% CO2/N2 mixture was introduced into the reactor via a bubbler at room temperature and pressure for 12 hours. 1 mL of the gas was injected into the GC with a gas-tight needle for qualitative and quantitative analysis. The reaction was carried out for 12 hours. 1 mL of the gas was injected into the gas chromatograph with a gas-tight needle for qualitative and quantitative analysis.
Die Reaktionsleistung des spezifischen photokatalytischen und mit CO2-Abtrennung gekoppelten Wasserstofferzeugungsverfahrens ist wie folgt, wobei die kumulative Ausbeute des Produkts umso höher ist, je besser sie ist: Tabelle 1
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
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Publications (1)
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