[发明专利]一种用于CO2甲烷化新型镍基催化剂的改性及制备方法

说明书

本发明公开了一种用于CO₂甲烷化新型镍基催化剂的改性及制备方法，属于多相催化剂制备领域，所述催化剂为多金属催化剂，主要是由载体、活性组分和助剂组成。所述催化剂通过等体积浸渍法制备。所述载体为直径2‑8mm球形γ‑Al₂O₃，所述活性组分为金属镍，所述助剂为碱金属、碱土金属、过渡金属及稀土元素中的一种或几种。本发明提供的催化剂制备方法简单，具有较高的活性、选择性及抗积碳能力，成本低，操作便捷等优点。本催化剂可应用于制备氨、合成气和氢气过程中少量二氧化碳的脱除；也可用于潜水器、航天器室内二氧化碳的去除和氧气再生等过程，实现节能环保。

技术领域

本发明公开了一种用于二氧化碳甲烷化镍基催化剂的改性及制备方法，属于多相催化领域。

背景技术

近年来由于化石能源的大量使用，造成二氧化碳大量排放，而二氧化碳作为温室气体，它的大量排放会造成全球变暖、冰川融化、海平面急剧上升等环境问题，这引起了人们的普遍关注。研究人员开始普遍探索降低二氧化碳浓度的各种方法。而这些方法中将二氧化碳作为碳源合成化学制品和燃料的循环利用被认为是对资源的可持续应用。

催化氢化CO₂制CH₄也叫Sabatier反应，由Paul Sabatier首次提出。一般过程为CO₂与H₂按特定比例通入固定床或流动床反应器，控制一定的温度和压力，CO₂与H₂在催化剂催化下反应生成甲烷和水。传统的镍基催化剂虽然生产成本低、催化活性较高且反应条件易控制但高温下催化剂易烧结、且容易产生积碳。因此，寻找一种高效的改性的镍基催化剂成为人们的关注重点。

传统的镍基催化剂是目前普遍使用的催化剂。传统的催化剂一般以氧化铝为载体，金属镍为活性组分。但此类催化剂在高温下易烧结团聚，导致催化活性降低，且易产生积碳覆盖活性位使催化活性降低。公开号为CN1107078A的中国发明专利申请提供了一种用于二氧化碳加氢反应的催化剂，以天然海泡石为载体。公开号为CN104148065A的中国发明专利申请提供了一种用于二氧化碳甲烷化的催化剂及其制备方法。它以贵金属Ru或Rh作为主要催化活性组分，以I、II主族，第II、III、VII副族元素中的一种或几种为助剂，以SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、CeO₂、ZrO₂中的一种或几种作为载体。公开号为CN101773833的中国专利提供了一种二氧化碳甲烷化催化剂及制备方法，它是以气凝胶氧化物为载体的镍基催化剂。以上专利公开提供的载体或活性组分都比较复杂，成本比较高，不适宜大范围推广。

为此，本发明旨在提供一种在制备简便，成本较低，能够适用苛刻条件，热稳定性好，不易烧结团聚，不易产生积碳，能够实现CO₂高活性加氢甲烷化催化剂及制备方法，满足工业中制备氨、合成气等过程的大量使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有催化剂催化二氧化碳甲烷化反应中烧结团聚及积碳失活等问题，提供一种用于二氧化碳甲烷化镍基催化剂改性及制备方法。

本发明提供了一种用于二氧化碳甲烷化镍基催化剂的改性，该催化剂包括活性组分、助剂和载体；以金属元素计，所述活性组分的含量为20%；以金属元素计，所述助剂的含量为5%；其余为载体；所述的含量均已催化剂的载体重量为基准；所述的载体为Al₂O₃；所述的活性组分为过渡金属Ni;所述的助剂为Co、Cr、V、Sr、Ce等；所述的含量均以催化剂载体的重量为基准。

本发明提供的用于二氧化碳甲烷化的镍基催化剂的改性，所述活性组分的前驱体为Ni(NO₃)₂·6H₂O；所选助剂选自Co、Cr、V、Sr、Ce等。