[发明专利]一种逆水煤气变换催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于逆水煤气变换反应的Co基催化剂及其制备方法，属于二氧化碳转化应用的催化剂技术。

背景技术

近年来，随着大量CO₂排放引起的温室效应日益严重，CO₂的转化和应用研究日见活跃，其中逆水煤气变换反应被认为是最有应用前景的反应之一。逆水煤气变换反应（RWGS：CO₂+H₂=CO+H₂O ΔH=40.6kJ/mol）可利用CO₂生成更有价值的CO。目前，用于逆水煤气变换反应研究的主要是铜基催化剂。铜基催化剂选择性好，但活性和高温热稳定性较差，目前用于逆水煤气变换反应研究的重点是提高其活性及高温热稳定性。在铜基催化剂中加入碱金属等助剂能进一步提高催化剂的活性和稳定性。用于逆水煤气变换催化剂除了Cu基催化剂以外，主要还有ZnO/Al₂O₃、MoS₂、WS₂等催化剂。MoS₂、WS₂催化剂的活性与Ni/Al₂O₃、Co/Al₂O₃、Fe/Al₂O₃相比较低，但其逆水煤气变换反应的选择性接近100%。Ni/Al₂O₃、Co/Al₂O₃和Fe/Al₂O₃催化剂对甲烷化反应都有一定的活性，其中Ni/Al₂O₃催化剂的甲烷化反应活性最高。

目前逆水煤气变换反应催化剂存在的主要问题是热稳定性和选择性差。Cu基催化剂由于热稳定性差，很难应用于高温逆水煤气变换反应，即使加入助剂可以提高其热稳定性和活性，但其活性和热稳定性仍有待提高。Ni/Al₂O₃催化剂虽然活性很高，但催化剂上易发生甲烷化副反应，也不适用于逆水煤气变换反应。

针对上述情况，近几年来我们进行了用于逆水煤气变换反应的Co基催化剂研究开发工作，并取得了一些成果，提出本申请。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题是提供一种逆水煤气变换催化剂，该催化剂用于逆水煤气变换反应具有活性高、选择性好和稳定性良好的特点。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种逆水煤气变换催化剂的制备方法，该催化剂用于逆水煤气变换反应具有活性高、选择性好和稳定性良好的特点。

本发明解决上述首要技术问题所采用的技术方案为：一种逆水煤气变换催化剂，其特征在于：包括载体CeO₂、活性组分Co和助剂K，其中活性组分Co的质量百分含量为1～30%，助剂K质量百分含量为1～10%。

本发明解决上述另一个技术问题所采用的技术方案为：一种上述逆水煤气变换催化剂的制备方法，其特征在于步骤过程是：

1)按照催化剂中K的质量百分含量为1～10%、Co的质量百分含量为1～30%，称取硝酸钾、硝酸钴、硝酸铈，及按金属阳离子K、Co、Ce的总和与柠檬酸的摩尔比1:1～2的比例，称取柠檬酸，将它们加入到去离子水中，在温度10～40℃的水浴中，搅拌1～4小时制得溶液，溶液在温度70～90℃的水浴下继续搅拌得到溶胶。

2)将上述溶胶置于烘箱中在80～120℃下干燥12～24h，将烘干后的样品置于马弗炉中在400～800℃下焙烧2～6h，得到K-Co-CeO₂催化剂。

与现有技术相比，本发明的优点在于，制备过程简单易行，制得的Co基催化剂K-Co-CeO₂用于逆水煤气变换反应具有活性高、选择性好和稳定性良好的特点。

附图说明

图1为本发明实施例1-6所制得的x%K-10%Co-CeO₂（x=1，2，5，7，10）催化剂和Co-CeO₂催化剂的CO₂转化率随温度变化曲线图。

图2为本发明实施例1-6所制得的x%K-10%Co-CeO₂（x=1，2，5，7，10）催化剂和Co-CeO₂催化剂的CH₄选择性随温度变化曲线图。