生物质废弃物衍生生物炭基单原子催化剂及其制备方法

本发明涉及生物质催化材料，具体涉及一种生物质废弃物衍生生物炭基单原子催化剂的制备方法。

背景技术：

1、催化剂是现代化工生产的核心，单原子催化剂将孤立的单个原子均匀分散在载体表面，可实现100％的原子利用率，已成为催化领域的研究前沿，具有极为广阔的工业化应用前景。然而，常规单原子催化剂所用催化剂载体(如石墨烯、碳纳米片、mof等)成本高昂，且制备路线(如原子层沉积、配体辅助、离子交换、主客体交互法等)较为复杂，严重制约了其工业化制备及推广应用，因此，开发新型低成本的单原子催化剂制备工艺意义重大。

2、生物质废弃物是仅次于煤炭、石油、天然气的世界第四大资源，也是唯一的可再生碳资源。利用廉价易得的生物质废弃物衍生生物炭为载体，通过开发简单高效制备工艺，实现生物炭基单原子催化剂的可控制备，具有广阔的发展潜力。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种生物质废弃物衍生生物炭基单原子催化剂及其制备方法，该催化剂具有成本低廉、制备方法简单易行等特点，并且对焦油高温催化重整反应具有优异的催化性能。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、本发明公开了生物质废弃物衍生生物炭基单原子催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将农林废弃物干燥、研磨后与硝酸镍溶液混合后，得混合物料；

5、(2)将混合物料干燥后在n2氛围以及负压下，煅烧后即得生物炭负载镍单原子催化剂。

6、优选的，步骤(1)中，农林废弃物研磨后过100～300目筛，所述硝酸镍为六水合硝酸镍，浓度为0.2～2mol/l，农林废弃物与六水合硝酸镍的质量体积比为1：3～7。

7、优选的，步骤(2)中，负压为-0.1mpa～-1.5mpa，煅烧的温度为500～900℃，时间为1～4h。

8、相应的，上述制备方法制备得到的生物炭负载镍单原子催化剂。

9、本发明具备以下有益效果：

10、1.本发明所述方法制备的生物炭负载镍单原子催化剂在700℃重整温度条件下对生物质气化焦油中典型难降解组分苊、芴等多环芳烃的重整率均＞85％，所得小分子产物中h2体积分数高于65％。

11、2.本发明方法中以废弃木屑为催化剂前驱体，变废为宝，原料成本低。

12、3.发明制备的生物炭负载镍单原子催化剂，可有效提高生物质焦油中难降解组分的重整降解效率，并将其转化为富氢可燃气，既能提高燃气热值，还能通过提高镍原子利用率而降低催化剂生产成本。

技术特征：

1.生物质废弃物衍生生物炭基单原子催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，农林废弃物研磨后过100～300目筛，所述硝酸镍为六水合硝酸镍，浓度为0.2～2mol/l，农林废弃物与六水合硝酸镍的质量体积比为1：3～7。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，负压为-0.1mpa～-1.5mpa，煅烧的温度为500～900℃，时间为1～4h。

4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法制备得到的生物炭负载镍单原子催化剂。

技术总结
本发明涉及生物质催化材料技术领域，具体涉及一种生物质废弃物衍生生物炭基单原子催化剂及其制备方法。具体技术方案为：生物质废弃物衍生生物炭基单原子催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将农林废弃物干燥、研磨后与硝酸镍溶液混合后，得混合物料；(2)将混合物料干燥后在N2氛围以及负压下，煅烧后即得生物炭负载镍单原子催化剂。该催化剂具有成本低廉、制备方法简单易行等特点，并且对焦油高温催化重整反应具有优异的催化性能。

技术研发人员：盖超,刘振刚
受保护的技术使用者：中国科学院生态环境研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31