一种用于塑料降解制氢的催化剂及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115869952A(43)申请公布日2023.03.31(21)申请号202310146242.0(22)申请日2023.02.22(71)申请人广东以色列理工学院地址515063广东省汕头市金平区大学路241号广东以色列理工学院(72)发明人高希李斯杰(74)专利代理机构广州三环专利商标代理有限公司44202专利代理师祝萍萍(51)Int.Cl.B01J23/745(2006.01)B01J21/04(2006.01)C01B3/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种用于塑料降解制氢的催化剂及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种用于塑料降解制氢的催化剂及其制备方法和应用，涉及废料处理领域。包括以下步骤：分别制备含氧化铝的醇溶液A和含铁盐、碱的醇溶液B，混合后进行溶剂热反应，过滤、干燥后，在含氧气体氛围中煅烧，淬火、过滤并洗涤后，得到催化剂。本发明催化剂为含羟基和氧缺陷且具有异质结结构的氧化铝/氧化铁复合材料，比表面积高，有利于催化塑料降解过程中其自身表面活性位点的暴露，暴露的羟基能原位产生活性氢，优化氢解作用并使长链烷烃断链，该催化剂具备氧化铝对聚乙烯塑料的裂解能力，又兼顾铁元素在塑料热解过程中芳构化反应的催化活性，同时氧化铁的氧缺陷结构带来更多的Lewis酸位点，催化活性高，成本低廉。CN115869952ACN115869952A权利要求书1/1页1.一种用于塑料降解制氢的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）分别制备含氧化铝的醇溶液A和含铁盐、碱的醇溶液B，将醇溶液B倒入不断搅拌的醇溶液A中进行溶剂热反应，反应后过滤，并在含氧气体氛围中干燥，即得含铝、铁前驱物；（2）将含铝、铁前驱物在含氧气体氛围中煅烧，结束后淬火，过滤并洗涤后，得到含有异质结结构的催化剂，且结构中还含有羟基和氧缺陷。2.如权利要求1所述的一种用于塑料降解制氢的催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述铁盐和氧化铝的摩尔比为1：（0.1‑20）。3.如权利要求1所述的一种用于塑料降解制氢的催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述铁盐为铁的硝酸盐、铁的硫酸盐、铁的乙酸盐、铁的氯化盐或以上物质的水合物中的一种或多种。4.如权利要求1所述的一种用于塑料降解制氢的催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述醇溶液A和醇溶液B中的醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇和仲丁醇中的一种或多种。5.如权利要求1所述的一种用于塑料降解制氢的催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述醇溶液B中的碱为氨水、乙二胺、三乙胺中的一种或多种，采用碱调节醇溶液B的pH为10.5‑12.5。6.如权利要求1所述的一种用于塑料降解制氢的催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，溶剂热反应的温度为60‑120℃、反应时间为15‑30h，干燥温度为50‑120℃；在步骤（2）中，煅烧温度为150‑600℃，煅烧时间为0.1h‑4h。7.如权利要求1所述的一种用于塑料降解制氢的催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，在含铁的水溶液中淬火，所述含铁的水溶液中的铁为硝酸铁、硫酸亚铁、硫酸铁、乙酸亚铁、三乙酸铁、氯化亚铁、氯化含铁中的一种或多种，所述为含铁的水溶液中铁浓度为0.01molL‑1‑1molL‑1。8.如权利要求1所述的一种用于塑料降解制氢的催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤(1)、（2）中，含氧气体氛围为空气、氧气、任意比例的氧气/氮气混合气、任意比例的氧气/惰性气体混合气中的一种或多种。9.一种基于如权利要求1‑8任一所述的用于塑料降解制氢的催化剂的制备方法获得的催化剂。10.一种基于如权利要求9所述的催化剂在塑料降解领域中的应用。2CN115869952A说明书1/5页一种用于塑料降解制氢的催化剂及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及废料处理领域，尤其涉及一种用于塑料降解制氢的催化剂及其制备方法和应用。背景技术[0002]根据联合国环境规划署（UNEP）预计，全球塑料原料产量将在2050年达到11亿吨。塑料作为碳循环领域的重要组成部分，对其进行资源有效地回收利用有助于同时实现碳和污染物减排。[0003]迄今为止，最常见处理废旧塑料方法为填埋、焚烧和热解等，其中前面二者对塑料的分解效率不高，且容易对环境资源造成较大压力；热解技术可以将废塑料转化为燃料油、氢气、固态燃料等高附加值能源，但其通常需要使用钌、铂等贵金属催化剂，导致技术执行成本过高、落地困难。发明内容[0004]本发明提供了一种用于塑料降解制氢的催化剂及其制备方法和应用，以提供成本低廉、对塑料降解制氢催化活性高的催化剂，该催化剂具有异质结结