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专利号: 202210261269X
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-21
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于焦油催化重整的单原子催化剂,其特征在于:其制备方法包括以下步骤:

步骤一、使用等离子体装置对石墨相氮化碳基载体进行改性,在石墨相氮化碳基载体的表面形成大量N位点;低温等离子体装置通过旋转滑动弧放电的方式形成等离子体;石墨相氮化碳基载体的制备过程如下:将双氰胺先进行超声分散后,将双氰胺、氯化钠和硝酸镍依次溶解于超纯水中,经过冷冻干燥48~72h得到氮化碳前驱体,然后在高纯氮气气氛下以

500~550℃烧结3~4h,得到石墨相氮化碳基载体;

步骤二、配置镍的前驱体溶液,并将经过步骤一处理的石墨相氮化碳基载体加入到前驱体溶液中,进行水热反应,使得镍原子负载到石墨相氮化碳基载体的N位点上,得到用于焦油催化重整的单原子催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种用于焦油催化重整的单原子催化剂,其特征在于:等离子体改性的参数为:放电电压20~75kv,频率2~10kHZ,载气气氛N2/He、气体流量6~10L/min。

3.根据权利要求1所述的一种用于焦油催化重整的单原子催化剂,其特征在于:镍单原子负载量为1wt.% 12wt.%。

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4.根据权利要求1所述的一种用于焦油催化重整的单原子催化剂,其特征在于:等离子体改性的参数为:放电电压45kv,频率10kHZ,载气气氛N2:He=1:2气体流量6L/min。

5.一种焦油催化重整制氢方法,其特征在于:具体过程如下:在流化床反应器的基础上搭载等离子体反应器,并在流化床反应器的外部设置沿物料输送方向分布的磁场;在低温等离子体反应器中加入如权利要求1‑4中任意一项所述的催化剂;催化剂作为一种铁磁性颗粒,受到磁场影响,沿着磁感线方向自然形成磁链;持续向等离子体反应器输入水蒸气和被处理的气态焦油;低温等离子体反应器启动,产生低温等离子体,在等离子体催化协同作用下使得等离子体反应器中的气态焦油分解。

6.根据权利要求5所述的一种焦油催化重整制氢方法,其特征在于:所述的磁场通过环绕在流化床反应器外侧的电磁线圈提供。

7.如权利要求1所述的用于焦油催化重整的单原子催化剂的制备参数优化方法,其特征在于:步骤一、设计并实施多变量实验;实验包括石墨相氮化碳改性过程中,以等离子体装置的放电功率、频率、气体预热温度、载气气氛和气体流量作为进行调整的变量;实验具体为检测并记录在不同变量下制备的催化剂在等离子体催化协同作用下进行焦油降解时的焦油转化率和H2选择性;

步骤二、以放电功率、频率、气体预热温度、载气气氛和气体流量为五个输入变量,焦油浓度和臭氧浓度为两个输出变量,构建并训练第一BP神经网络;

步骤三、以焦油浓度和臭氧浓度和催化剂中的镍单原子负载量为输入变量,以焦油转化率和H2选择性为两个输出变量,构建并训练第二BP神经网络;

步骤四、根据处理要求,设定焦油转化率和H2选择性的期望,对第二BP神经网络进行网格搜索,得到期望结果对应的焦油转化率、氢气浓度和催化单元的镍单原子负载量;再根据所得结果对第一BP神经网络进行网格搜索,得到期望结果对应的放电功率、频率、气体预热温度、载气气氛和气体流量。