[发明专利]镍负载埃洛石基甲烷干重整催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种镍负载埃洛石基甲烷干重整催化剂的制备方法。该催化剂以埃洛石为载体，用熔盐球磨法对其表面进行原位改性，实现对活性镍物种的分散和锚定，用旋转蒸发浸渍法将镍前驱体负载在改性埃洛石表面，以实现各金属的均匀分散及强相互作用，再通过干燥、高温煅烧、程序升温还原，最后得到高抗烧结、抗积碳性能的催化材料。本发明具有制备工艺简单、成本较低、对环境无污染、催化效率高等优点。

技术领域

本发明涉及一种镍负载埃洛石基甲烷干重整催化剂的制备方法，属于纳米催化剂制备工艺和环境保护技术领域。

背景技术

随着煤炭、石油燃料的消耗，化石能源日益匮乏，其燃烧带来的环境污染问题不断加剧。随着社会的迅速发展，世界能源结构不断发生变化，天然气作为清洁能源受到了广泛关注。天然气的主要成分是甲烷，据科学研究表明，未来几年中国对天然气的需求量将增大，天然气将在能源结构中扮演重要的角色，对天然气的有效利用不仅可以减少二氧化碳的排放量，同时有利于缓解温室效应给人类的生产和生活带来的影响。甲烷干重整反应可综合利用CH₄和CO₂转化制合成气CO和H₂，该反应一方面可减少化石燃料的使用缓解温室效应，另一方面，其产物 H₂/CO为1的合成气是进行一系列化学反应如Fischer-Tropsch反应的主要原料。

大量研究发现，贵金属催化剂具有优异的催化性能和抗积碳性能，但其价格昂贵，资源有限，在工业应用上有一定的局限性。而镍基催化剂催化活性与贵金属相近，呈现出高活性与选择性，且价格低廉，容易获得，因此，镍基催化剂最具工业应用潜力。

近年来，以氧化物为载体的镍基催化剂得到了广泛的研究，科学家通过对催化剂活性组分的改造、助剂的添加、特殊前驱体选择、活性组分的包覆等，提高催化剂表面氧迁移能力，增强表面碱性位点，增强活性组分与载体之间的相互作用力。然而，这些方法虽然一定程度上防止了活性组分在高温反应中烧结团聚，提高其抗积碳性能，但仍旧存在工艺复杂，试剂浪费，成本高，不环保等问题，因此，寻找一种低成本、绿色环保的方法制备抗积碳、抗烧结的高性能镍基催化剂，仍是一项挑战性工作。

发明内容

本发明是针对现有甲烷干重整催化剂制备的不足，提出了一种以镍负载埃洛石基甲烷干重整催化剂的制备方法，该方法具有活性组分分散均匀、热稳定性好、制备工艺简单的特点，可有效解决活性组分在高温反应中烧结团聚和抑制重整反应中积碳的生成。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种镍负载埃洛石基甲烷干重整催化剂的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为：

a. 将埃洛石、碳酸钠以及硝酸钠按质量比为1：0.3~0.8：5的比例进行球磨，10~60min后取出得到球磨后的粉末备用；

b. 将步骤a所得到的粉末，以5~10 ^oC/min的速率升温至300~350 ^oC, 煅烧1~2h，随炉冷却后，用去离子水洗涤至pH值达到7，烘干，即得到碱刻蚀的埃洛石载体；

c. 将步骤b所得埃洛石载体加入去离子水，水石的质量比为40~100：1，室温下搅拌30 min；

d. 将镍的前驱盐溶于去离子水中配制成质量百分比浓度为5%~10%的前驱盐溶液；

e. 将步骤d所得前驱盐溶液加入到步骤b所得埃洛石载体分散液中，蒸除去离子水，再干燥，得到混合物；前驱盐与埃洛石载体的质量比为：0.2~0.6：1；

f. 将步骤e所得混合物进行研磨，然后升温速率为1~2 ^oC/min，500~600 ^oC煅烧3~5 h；