[发明专利]一种含镍甲烷化催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种含镍甲烷化催化剂的制备方法，属于焦炉煤气及煤制取合成天然气催化剂的制备的技术领域。碳化钼作为载体及活性组分，镍作为修饰成分。采用SiO₂空心介孔球为硬模板，高温焙烧法快速制备含镍催化剂。催化剂中碳化钼本身就具有加氢性能，再用氧化镍加以修饰，进一步提高了催化活性；而且碳化钼作为壳层起到了限域作用，很好的将镍保护起来，防止其高温烧结。催化剂与原料气混合，可快速甲烷化，既具有催化活性好，稳定性高、抗积碳性能好的特点。

技术领域

本发明涉及一种含镍甲烷化催化剂的制备方法，属于焦炉煤气及煤制取合成天然气催化剂的制备的技术领域。

背景技术

天然气作为一种高热值的清洁燃料，其主要成分为甲烷，在世界能源结构中发挥着越来越重要的作用，而我国富煤、贫油、少气的能源结构导致天然气供需矛盾日益突出，对外依存度越来越大。煤甲烷化制取天然气是一个新的途径，它可提高资源利用率，又可减少对环境的污染，也增加了运输与使用的安全性，是目前生产清洁性能源的最佳途径之一。

过渡金属碳化物具有特殊的物理化学性质，具有类似贵金属的外层电子结构，被誉为类铂催化剂，在很多催化反应中均表现出较高的催化性能被广泛应用于催化技术领域，既可作为催化剂单独使用，也可以作为载体使用。以镍和钌及稀土元素的多元复合催化剂的专利CN95103867.2以及以钌作为活性组分的甲烷化催化剂的专利CN103464148A均采用贵金属作为活性组分，成本高，不能有效保证工业化大量生产。

发明内容

本发明为了解决现有多元复合催化剂成本高且不能大量生产的问题，提供了一种含镍甲烷化催化剂的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种含镍甲烷化催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备SiO₂空心介孔球

去离子水、乙醇搅拌均匀后，加入氨水、CTAB，加热至35℃，恒温搅拌1h；然后加入TEOS，恒温搅拌24h；离心、洗涤，得到的白色固体，后分散至乙醇与浓盐酸的混合溶液中，加热至60℃，恒温搅拌6h，洗涤得到SiO₂空心介孔球；

（2）制备Mo₂C空心介孔球

在钼酸铵水溶液中加入SiO₂空心介孔球，在25℃温度下搅拌至水分蒸干，得到白色固体SiO₂@钼酸铵，烘干；将得到白色固体SiO₂@钼酸铵置于N₂环境下升温至450℃保持2h，后将N₂切换成体积比为1:4的CH₄和H₂的混合气，继续升温至750℃恒温3h；后降至室温，将CH₄和H₂的混合气切换成体积比为2:98的O₂和N₂的混合气，使其钝化表面，得到黑色固体；将黑色固体置于NaOH溶液中，加热至80℃，恒温搅拌24h，去除模板SiO₂空心介孔球，得到黑色Mo₂C空心介孔球；

（3）包覆金属镍

硝酸镍水溶液中加入碳化钼粉末，搅拌混合，将混合物移至水热釜中，100℃下水热处理24h，降至室温后，抽滤，用去离子水洗涤、干燥，得到固体产物；

（4）焙烧

将固体产物置于N₂环境下，从室温升温至500℃，保温2h，降温至室温后，得到含镍甲烷化催化剂。