[发明专利]一种甲烷低温催化裂解制氢催化剂及其制备方法、甲烷低温催化裂解制氢的方法

权利要求书

1.一种甲烷低温催化裂解制氢催化剂，其特征在于，该催化剂为负载型催化剂，由复合载体和活性金属组成，所述复合载体为粒径20～80纳米的多孔结构，所述活性金属由过渡金属、贵金属、碱土金属和稀土金属组成，所述过渡金属选自铁、钴、镍、铜、钼、钒、锌、锰中的一种或几种，所述贵金属选自金、银、铂、钌、钯和铑中的一种或几种，所述碱土金属选自钙、钠和钡中的一种或几种，所述稀土金属选自镧和铈中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的甲烷低温催化裂解制氢催化剂，其特征在于，所述过渡金属为镍，所述贵金属选自铂、钯和铑中的一种或几种，所述碱土金属选自钙、钠和钡中的一种或几种，所述稀土金属选自镧和铈中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的甲烷低温催化裂解制氢催化剂，其特征在于，所述催化剂中，活性金属以对应金属氧化物计，复合载体∶过渡金属∶贵金属∶碱土金属∶稀土金属的质量之比为1∶0.05～0.20∶0.01～0.10∶0.15～0.25∶0.01～0.10。

4.根据权利要求1所述的甲烷低温催化裂解制氢催化剂，其特征在于，所述复合载体的粒径为20～80纳米。

5.根据权利要求1所述的甲烷低温催化裂解制氢催化剂，其特征在于，所述复合载体是由α-Al₂O₃粉料、水泥、碳酸钙和造孔剂碳粉组成的；所述水泥为硫铝酸盐类膨胀水泥。

6.根据权利要求5所述的甲烷低温催化裂解制氢催化剂，其特征在于，所述复合载体中α-Al₂O₃粉料、水泥、碳酸钙和造孔剂碳粉的质量之比为：1∶2.5～8.0∶0.5～3.0∶0.5～3.5。

7.根据权利要求1所述的甲烷低温催化裂解制氢催化剂，其特征在于，所述复合载体的形状为平板形、球形、立方体形、菱形或锥形。

8.根据权利要求1所述的甲烷低温催化裂解制氢催化剂，其特征在于，所述催化剂的粒径为20纳米至80纳米，比表面积为100～1500m²/g。

9.一种甲烷低温催化裂解制氢催化剂的制备方法，其是权利要求1-8任一项所述的甲烷低温催化裂解制氢催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1复合载体的制备

首先将α-Al₂O₃粉料、水泥、碳酸钙和造孔剂碳粉混合后研磨，然后加入水充分混合，养护完成后高温煅烧，再经研磨，过筛，制得粒径为20～300纳米多孔结构的复合载体；

S2催化剂的制备

将活性金属制成浸渍溶液，将复合载体浸入浸渍溶液中，在40～80℃下搅拌3-4h，然后静置陈化10-14h后，放置于真空干燥箱中，在100-140℃下进行真空干燥10-14h，最后放置在马弗炉上，氮气气氛保护下600-1000℃热解1-5h，而制得甲烷催化裂解制氢催化剂。

10.根据权利要求9所述的甲烷低温催化裂解制氢催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，高温煅烧的步骤为：首先采用脱氧后的氩气进行预处理，室温条件下按升温速率8℃·min^-1升至500～550℃后恒温30min，氩气流速20～30mL·min^-1；然后以程序升温方式还原，还原气为5.4％H₂-Ar，流速20～30mL·min^-1，通入还原气后，自30℃以10℃·min^-1的速度升至900℃，采用色谱热导池检测分析耗氢量，干冰冷却。

11.一种甲烷低温催化裂解制氢的方法，其特征在于，以权利要求1-8任一项所述的催化剂为裂解反应的催化剂，所述裂解反应的条件为：温度400～700℃，压力0.05～0.2MPa绝对压力，催化剂空速为200～15000升烃类/(克催化剂·小时)。