[发明专利]一种重整催化剂氧化物活性组分Ni‑Mn‑Mg‑O的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于甲烷二氧化碳重整催化剂领域，具体涉及一种重整催化剂氧化物活性组分Ni-Mn-Mg-O的制备方法。

背景技术

能源的有效利用和减少温室气体排放是当今世界各国关注的热点问题，对缓解能源危机和环境保护具有重大的现实意义。将甲烷二氧化碳重整(CO₂ reforming of methane,DRM)可制取合成气H₂/CO，这种合成气不仅可以用来制取液体燃料，还是合成甲醇、二甲醚等的理想原料。由此可见，DRM既能达到提高能源利用效率和减少温室气体排放的目的，液体燃料又可以替代石油能源，从而缓解我国液体燃料的短缺。为此，近些年来利用甲烷二氧化碳重整制合成气已经越来越引起人们的高度重视。如能实现工业化必将会产生巨大的经济效益、社会效益和环境效益。

DRM反应过程需要催化剂尤其是负载型催化剂才能实现。在研究了Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd和Pt等催化剂后，发现其中的Rh、Ru、Ni是制备重整催化剂的最佳活性金属组分。虽然贵金属催化剂活性较高，积碳较少，但其价格昂贵，来源有限。目前研究较多的主要集中在适合工业化的镍基催化剂。但镍基催化剂依然存在积碳和甚至失活的问题。为解决这一问题，通常的主要做法是添加某些氧化物助剂以改善和提高催化剂活性或使用双活性成分或改进载体组成与结构，甚至对活性组分和载体同时改进。

助剂的作用一般认为表现在以下几个方面：调变催化剂表面酸碱性；提高活性组分的分散度；改变活性组分与载体间的相互作用；调变活性组分的电子结构性质等。通过助剂的一种或几种作用来达到增强催化剂反应活性或提高催化剂的抗氧化、抗积碳性能的目的。CH₄-CO₂重整反应中常用助剂有碱金属、碱土金属和稀土金属氧化物。研究较多的助剂有K₂O，La₂O₃，CeO₂，MgO，CuO及CaO等。对碱土金属的研究大多认为，碱土金属有利于改变催化剂表面的酸碱性，增加CO₂的表面吸附量，提高了催化剂的抗积炭性能。其中，有关MgO助剂的研究已有一些。Wang等[Wang S.B.,Lu G.Q.,Effects of promoters on catalytic activity and carbon deposition ofNi/γ-Al₂O₃ catalysts in CO₂ reforming of CH₄[J].Journal of Chemical Technology and Biotechnology,2000,75(7)：589-595]对多种添加助剂的催化剂进行了研究，发现添加MgO能抑制积炭的发生，从而延长催化剂的寿命，增加了催化剂的稳定性。Mehr Jr等[Mehr Jr.,Jozani K.J.,Pour A.N.,etc.Influence of MgO in the CO2-steam reforming ofmethane to syngas by NiO/MgO/α-Al₂O₃[J].Reaction Kinetics and Catalysis Letters,2002,75(2)：267-273]研究了在载体α-Al₂O₃上添加MgO，也发现催化剂的积炭量明显的减少，而且经MgO改性后的催化剂具有较好的稳定性。还有学者采用热重技术分析了催化剂的积炭情况，认为碱土金属MgO的添加有助于提高催化剂的抗积炭性。