[发明专利]一种表面活性剂增强CO2重整催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种表面活性剂增强CO₂重整催化剂的制备方法及应用。首先称计量比的四丙基氢氧化铵(TPAOH)于适量的蒸馏水中，搅拌过夜，直至完全溶解；然后称取计量的Ni(NO₃)₂·6H₂O(以载体和活性组分Ni的总质量为100％，催化剂中活性组分Ni的质量百分比为10％)加入到表面活性剂溶液中，并搅拌溶解，待Ni(NO₃)₂·6H₂O完全溶解后，加入计量的MCM‑41分子筛，浸渍45min；上述混合浆液在80℃下水浴蒸干，110℃干燥12h，在550℃下焙烧4h，制备得到表面活性剂改性10％Ni/MCM‑41‑TPAOH(1/x)催化剂(其中1/x表示上述TPAOH与Ni的摩尔比)。该方法制备的催化剂的高温活性和低温活性都有较为明显的提高，且工艺简单，制备条件易于控制，适合工业生产。

技术领域

本发明属于CO₂重整甲烷反应领域，具体涉及一种表面活性剂增强CO₂重整催化剂的制备方法及应用。

背景技术

随着石油资源日益枯竭和环境污染的日益严重，开发和利用清洁、廉价的燃料资源受到各国的普遍关注。研究甲烷二氧化碳重整不仅可以综合利用丰富的天然气和二氧化碳资源，有效地缓解CH₄、CO₂引起的温室效应，减轻大气污染；同时可以将两种温室气体转化为应用价值巨大的合成气(CO/H₂≈1)。并且该过程富含CO₂的天然气田特别适用，可减少分离CO₂的费用。因此，该过程的开发和研究对于能源高效利用、减少温室气体、保护人类的生存环境具有积极意义。

大量文献研究表明第VIII族过渡金属(除Os外)均具有重整活性，其中贵金属Ru、Rh、Ir、Pd、Re、Pt等催化剂具有较高的活性和抗积炭性能，尤其以前三者催化性能最好。但贵金属价格昂贵且资源有限，不适合工业化。近几年非贵金属成为二氧化碳重整甲烷活性组分的研究热点，主要集中在Ni、Fe、Co、Cu等。其中Ni基催化剂的重整活性接近贵金属催化剂，而价格相对低廉，因此已经成为目前该反应研究的热点。

中国专利CN 102658145A公开了一种MgO(111)负载镍基催化剂的制备方法。第一步将镁条溶解于无水乙醇，再依次加入甲氧基苯甲醇、乙醇，在高压釜反应中反应、焙烧得到载体；第二步将载体浸渍与乙酰丙酮镍溶液中得到催化剂。催化剂的重整反应活性优于常规Al₂O₃负载的镍基催化剂。但是该催化剂的制备过程工艺复杂，过程不易控制。

中国专利CN 1280882A公开了一种纳米晶氧化物负载的镍基催化剂。首先配置一定浓度的氧氯化锆水溶液，向其中滴加稀释2-15倍的氨水作为沉淀剂，控制pH值，连续搅拌，然后去离子洗涤，抽滤或离心分离得到氢氧化锆水溶胶，再无水乙醇洗涤得到醇凝胶，采用超临界干燥，N₂气氛焙烧后得到纳米晶氧化物，最后将硝酸镍水溶液加入到纳米晶体氧化物中，搅拌、干燥、焙烧制得催化剂。该催化剂的反应寿命较长，757℃下，CO₂和CH₄转化率都达到80％以上，但是制备过程复杂，成本较高。

He等人(CO₂reforming of methane to syngas over highly-stable Ni/SBA-15catalysts prepared by P123-assisted method[J].International journal ofhydrogen energy,2016,41(3):1513-1523.)采用表面活性剂P123制备载体SBA-15，再添加P123与硝酸镍水溶液共浸渍SBA-15，水浴、干燥、焙烧制得Ni/SBA-15催化剂。该催化剂的催化活性和稳定性得到显著提高。然而表面活性剂P123的价格和SBA-15制备成本都较为昂贵，因此较难实现工业化。