[0022] 本發(fā)明催化機(jī)理涉及活性鐵中心與PP熱解蒸汽的C?H鍵的相互作用，這需要合適的d帶結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)高效催化。在立方相FeAl2O4正尖晶石型氧化物中，鐵元素為四面體位二價(jià)鐵（圖2），鐵與四個(gè)氧原子鍵合，形成?FeO4四面體，與?AlO6八面體共享角。鐵具有有利于?C?H?鍵激活的?d?帶結(jié)構(gòu)。鐵的四面體配位環(huán)境導(dǎo)致d軌道分裂為e和t2能級(jí)，由于四面體配體場(chǎng)的幾何形狀，t2軌道的能量高于e軌道。高能t2軌道更容易用于鍵合相互作用，使它們能夠穩(wěn)定C?H鍵從π鍵的橫向重疊裂解的過渡態(tài)，這意味著四面體位二價(jià)鐵更容易進(jìn)行成鍵相互作用，即四面體位鐵更有利于C?H鍵的斷裂并形成更為穩(wěn)定的中間產(chǎn)物，降低反應(yīng)的活化能壘，最終增加催化塑料降解制氫產(chǎn)率。此外，F(xiàn)eAl2O4中四面體配位中Fe?O鍵長度小于八面體位的Fe?O鍵，四面體位Fe?O鍵較強(qiáng)，具有更為顯著的共價(jià)鍵特征；較短的鐵氧鍵長度也增強(qiáng)了共價(jià)性并穩(wěn)定了C?H鍵斷裂過程中形成的中間體，降低了脫氫活化能，最終增加催化塑料降解制氫產(chǎn)率。而氧化鐵結(jié)構(gòu)中的鐵為八面體位三價(jià)鐵，鐵的八面體配位環(huán)境導(dǎo)致不同的?d?帶結(jié)構(gòu)，相對(duì)不利于?C?H?鍵斷裂。t2g軌道位于較低的能級(jí)，降低了電子用于催化相互作用的可用性。較長的Fe?O鍵長度也降低了共價(jià)度，與四面體構(gòu)型相比，降低了催化效率。 [0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下： [0024] （1）本發(fā)明以生物炭為基底，先后通過水熱法獲得鐵鋁尖晶石氮摻雜生物炭催化劑，該催化劑為生物炭負(fù)載立方相FeAl2O4正尖晶石型氧化物，氧化物負(fù)載量為15~60?wt.%，其成本顯著低于貴金屬基催化劑，由于添加了大量的生物炭，相對(duì)現(xiàn)有鐵鋁氧化物催化劑也更為廉價(jià)。 [0025] （2）本發(fā)明催化劑結(jié)構(gòu)的比表面積大于300?m2/g，有利于催化塑料降解過程中催化劑表面活性位點(diǎn)的暴露；且催化劑具備微孔和介孔微結(jié)構(gòu)更有利于反應(yīng)的傳質(zhì)過程，不僅大大降低了催化劑的用量，還顯著提高了塑料降解制氫的產(chǎn)量。 附圖說明 [0026] 圖1為實(shí)施例1的X射線衍射圖。 [0027] 圖2為實(shí)施例1的鐵元素的X射線光電子能譜圖。 [0028] 圖3為實(shí)施例1和對(duì)比例4的氮元素的X射線光電子能譜圖。 [0029] 圖4為實(shí)施例1的透射電鏡圖。 [0030] 圖5為實(shí)施例1的氮?dú)獾葴匚摳角€圖。 [0031] 圖6為實(shí)施例1的孔徑?比表面積增量分布圖。 [0032] 圖7為實(shí)施例1 4在氧氣氣氛下的熱失重曲線。 ~ 具體實(shí)施方式 [0033] 下面通過實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明內(nèi)容，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。 [0034] 實(shí)施例1 [0035] （1）生物炭基底的制備： [0036] 稱取1?g粒徑為24?35目的松木生物質(zhì)粉末，將其轉(zhuǎn)移到氮?dú)舛栊詺怏w氛圍中，以 10℃/min的加熱速率升溫到800℃反應(yīng)?2?h，即可得到的生物炭基底； [0037] （2）鐵鋁尖晶石氮摻雜生物炭催化劑的制備： [0038] 配置含有50?mg?聚乙烯吡咯烷酮、0.15?mmol硫酸亞鐵、0.30?mmol氯化鋁的30?mL水溶液，加入50?mg步驟（1）所述生物炭基底進(jìn)行超聲分散0.5?h，再加入0.8mL氨水（25?wt.?%）溶液并保持超聲10?min得到混合物，將該混合物隨后轉(zhuǎn)移到水熱反應(yīng)釜反應(yīng)器中，在140℃下進(jìn)行20?h的水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫并過濾，干燥過濾所得固體，即可得一種鐵鋁尖晶石氮摻雜生物炭催化劑。其金屬鐵鋁前驅(qū)物的摩爾比為1:2。 [0039] 圖1的X射線衍射結(jié)果表明實(shí)施例1為生物炭負(fù)載立方相FeAl2O4正尖晶石型氧化物，對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)卡PDF#34?0192，在2θ角為31.0，36.5，44.4，55.1，58.8和64.6°的衍射峰分別對(duì)應(yīng)了(220)，(311)，(400)，(422)，(511)和(440)晶面。圖2的鐵元素的X射線光電子能譜圖表明鐵元素為四面體位二價(jià)鐵。圖3的氮元素的X射線光電子能譜圖表明，不同于對(duì)比例4，實(shí)施例1中含氮量高，包含氧化氮、石墨氮、吡咯氮和吡啶氮，其主要來源于制備過程中氨水的氮/含氮水溶性聚合物的含氮官能團(tuán)與氫氧根、金屬離子配位，氧化氮為FeAl2O4正尖晶石型氧化物中晶格氧錨定在氮摻雜生物炭上的氮活性位所形成；石墨氮表明氨水的氮/水溶性聚合物的含氮官能團(tuán)同時(shí)會(huì)摻雜在生物炭結(jié)構(gòu)中。圖4透射電鏡結(jié)果表示，F(xiàn)eAl2O4正尖晶石型氧化物的顆粒約為10 100?nm之間。圖5氮?dú)獾葴匚摳角€測(cè)試表明，制備所得實(shí)施~ 2 例1的比表面積高達(dá)355m/g。圖6中孔徑?比表面積增量分布圖結(jié)果顯示，實(shí)施例1同時(shí)具備微孔和介孔微結(jié)構(gòu)。 [0040] 實(shí)施例2

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述木材為木屑。 9.權(quán)利要求3或4或5所述方法制得的鐵鋁尖晶石氮摻雜生物炭催化劑，其特征在于，所述催化劑為氮摻雜生物炭負(fù)載立方相FeAl2O4正尖晶石型氧化物，所述催化劑含氧化氮、石 2 墨氮、吡咯氮和吡啶氮，其結(jié)構(gòu)的比表面積大于300?m/g，同時(shí)具備微孔和介孔微結(jié)構(gòu)。 10.權(quán)利要求1?8任一項(xiàng)所述方法制得的鐵鋁尖晶石氮摻雜生物炭催化劑用于塑料熱解制氫，其特征在于，所述催化劑為氮摻雜生物炭負(fù)載立方相FeAl2O4正尖晶石型氧化物，所 2 述催化劑含氧化氮、石墨氮、吡咯氮和吡啶氮，其結(jié)構(gòu)的比表面積大于300?m/g，同時(shí)具備微孔和介孔微結(jié)構(gòu)。