[发明专利]一种催化剂、其制备方法及应用

权利要求书

1.一种催化剂，包括载体和分散在载体上的活性组分，其特征在于，所述载体选自无机氧化物中的至少一种，所述载体包含大孔和介孔；

所述活性组分含有活性元素，所述活性元素包括铁系元素；所述铁系元素为铁和/或钴。

2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述大孔的平均孔径大于50nm，所述介孔的平均孔径为1nm～50nm；优选地，所述大孔的平均孔径为1μm～2μm；进一步优选地，所述介孔的平均孔径为5nm～15nm；进一步优选地，所述载体的比表面积为100m2/g～350m2/g。

3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述铁系元素中包括镍；优选地，所述活性元素中包括贵金属元素；进一步优选地，所述贵金属元素为金、银、钌、铑、钯、锇、铱、铂中的至少一种。

4.根据权利要求1或3所述的催化剂，其特征在于，所述活性元素中铁系元素在催化剂中的质量百分含量为1％～10％；优选地，所述活性元素中铁系元素在催化剂中的质量百分含量为3％～6％；

优选地，所述活性元素中贵金属元素在催化剂中的质量百分含量为0.1％～5％；进一步优选地，所述活性元素中贵金属元素在催化剂中的质量百分含量为0.5％～3％。

5.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂含有分散在载体上的改性组分；所述改性元素选自碱金属元素、碱土金属元素、稀土金属元素中的至少一种；

优选地，所述碱金属元素在催化剂中的质量百分含量为0.5％～10％；进一步优选地，所述碱金属元素在催化剂中的质量百分含量为0.1％～5％；

优选地，所述碱土金属元素在催化剂中的质量百分含量为0.5％～10％；进一步优选地，所述碱土金属元素在催化剂中的质量百分含量为0.1％～5％；

优选地，所述稀土金属元素在催化剂中的质量百分含量为0.5％～10％；进一步优选地，所述稀土金属元素在催化剂中的质量百分含量为0.1％～6％。

6.根据权利要求1或5所述的催化剂，其特征在于，所述分散在载体上的活性组分、改性组分的粒径分布在1nm～50nm之间；优选地，所述分散在载体上的活性组分、改性组分的粒径分布在1nm～15nm之间。

7.根据权利要求6所述的催化剂，其特征在于，所述活性元素由铂和钴组成，所述改性元素由铒和钾组成；

其中，以元素的摩尔数计，铂、钴、铒和钾的摩尔比为

铂：钴：铒：钾＝0.1％～5％：1％～10％：0.3％～5％：0.2％～5％。

8.权利要求1至7任一项所述催化剂的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

a)将载体置于含有活性组分元素的溶液中，或者将载体置于含有活性组分元素和改性元素的溶液中，进行浸渍；

b)步骤a)所得固体经分离、真空干燥、空气中焙烧和氢气还原后，即得所述催化剂。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤a)中所述浸渍为超声浸渍，总浸渍时间为24小时～96小时，超声累计时间为2小时～10小时；优选地，步骤a)中所述超声浸渍是间歇式超声，总浸渍时间为36小时～60小时，超声累计时间为2小时～6小时；

优选地，步骤b)所述真空干燥温度为60℃～200℃；进一步优选地，步骤b)所述真空干燥是在60℃～100℃下真空干燥8小时～10小时；

优选地，步骤b)所述空气中焙烧是以1℃/min～10℃/min的升温速率将温度从室温升至300℃～800℃间的某一温度，焙烧不少于1小时；进一步优选地，步骤b)所述空气中焙烧是以1℃/min～5℃/min的升温速率将温度从室温升至500℃～700℃间的某一温度，焙烧2小时～4小时；

优选地，步骤b)中所述氢气还原是以5℃/min～20℃/min的升温速率将温度从室温升至600℃～1000℃间的某一温度，在氢气或氢气与非活性气体的混合物中还原不少于1小时；氢气或氢气与非活性气体的混合物的流速为20mL/min～80mL/min；进一步优选地，步骤b)中所述氢气还原是以5℃/min～15℃/min的升温速率将温度从室温升至800℃～1000℃间的某一温度，在氢气中还原不少于1小时～2小时；氢气的流速为20mL/min～40mL/min；

优选地，所述非活性气体选自氮气、惰性气体中的至少一种。

10.二氧化碳甲烷重整反应制合成气的方法，其特征在于，所述含有甲烷和二氧化碳的原料与催化剂接触，制备合成气；

所述催化剂选自权利要求1至7任一项所述的催化剂、根据权利要求8或9所述方法制备得到的催化剂中的至少一种；

优选地，所述含有甲烷和二氧化碳的原料在反应温度600℃～900℃、反应压力0.1MPa～0.5MPa的条件下与所述催化剂接触，制备合成气；

所述原料气中二氧化碳和甲烷的摩尔比例为：

二氧化碳：甲烷＝0.5～2。