[发明专利]一种KOH改性的高效低载量乙酸重整制氢镍基催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种KOH改性的高效低载量乙酸重整制氢镍基催化剂及其制备方法。所述催化剂材料的质量百分比组成：镍(Ni)1%，氢氧化钾（KOH）1~10%。该催化剂的载体采用的是γ‑Al₂O₃。本发明采用氢氧化处理催化剂载体，使催化剂载体酸碱性位发生变化，再通过浸渍微量的镍，使其达到较高的乙酸蒸汽重整效率。其乙酸重整的氢气产率可以到达80%，这是未经氢氧化钾处理的镍基催化剂在镍的负载量是20%时，才能达到的重整效率。因此，通过氢氧化钾的处理能够大大提高催化剂的重整效率，降低催化剂的成本。

技术领域

本发明涉及一种高乙酸重整效率KOH改性的低负载量镍基催化剂的制备方法，属于催化剂制备技术及多相催化技术领域。

背景技术

氢能是一种理想的新能源，具有资源丰富，燃烧热值高，适用范围广的特点。化石燃料制氢是一种被广泛应用的传统制氢方法，但化石燃料作为不是可再生能源，并且制氢过程会排放出二氧化碳等温室气体，其将加剧能源危机和环境污染。因此，利用可再生的、环境友好型的能源来制取氢气引起了大家广泛的兴趣。生物质是一种可再生能源，可以裂解制取生物油。生物油再通过蒸汽重整的方法制备氢气。该方法安全。而生物油中的主要成分为乙酸，因此乙酸常被选为模型化合物进行蒸汽重整制氢。但是要达到比较高的催化效率，催化剂在这个过程中扮演着至关重要的角色。

镍系的催化剂是乙酸蒸汽重整中应用较为普遍的催化剂。通常，镍的负载量要达到20%催化活性才能达到最佳（氢气产率可达到80%）；高载量的镍基催化剂在乙酸重整反应中易导致催化剂的粉化和失活，氢气的产率较低；较低负载量的镍基催化剂一般是没有催化活性的，这主要是由于在催化剂中只有活性金属镍能够断裂C-C键，要有足够的活性金属才能促进重整反应的进行。此外，KOH常被用做生物质气化，例如：断裂C-C键。因此，KOH改性过的催化剂理论上也能促进C-C键的断裂，进而促进乙酸水蒸汽重整制氢效率。因此为解决这一问题，本发明采用KOH对镍基催化剂进行改性，制得高效低载量乙酸重整制氢镍基催化剂。改制备方法工艺简单便于工业化生产，具有重要的研究和实际应用价值。

发明内容

本发明的目的在于采用氢氧化处理催化剂载体，使催化剂载体酸碱性位发生变化，再通过浸渍微量的镍，使其达到较高的乙酸蒸汽重整制氢效率。提供一种KOH改性的镍基催化剂，使其达到高效低载量的乙酸重整效率；本发明的另一目的是提供上述催化剂材料的制备方法。

本发明是通过以下措施来实现：

本发明的一种高乙酸重整效率KOH改性的低负载量镍基催化剂，是由以下质量百分比组的材料组成：，γ-Al₂O₃载体，1% 镍(Ni)，1~10% 氢氧化钾（KOH）；最佳氢氧化钾（KOH）负载量为5%。

一种KOH改性的高效低载量乙酸重整制氢镍基催化剂是通过以下制备方法来实现的，其步骤为：

（1）将工业氧化铝先用蒸馏水多次清洗后，放入105℃烘箱内烘干、待用；

（2）将一定量的氢氧化钾溶于蒸馏水中，运用等量浸渍法对氧化铝载体进行KOH改性后，放入105℃的烘箱内烘干，KOH的浸渍量为1%，3%，5%，7%，10%；

（3）称量一定量的六水合硝酸镍溶于蒸馏水中，利用等量浸渍法浸渍1% Ni，浸渍后放入105℃的烘箱内烘干；

（4）将烘干后的催化剂放入马弗炉内，于600℃焙烧4 h，制得NiO/Al₂O₃负载型催化剂，用氢气（H₂）60 mL/min还原催化剂1 h后，于600℃进行乙酸重整实验，其中，乙酸水溶液（水与乙酸的摩尔比为10:1）的流速为0.12 mL/min，载气为60 mL/min的氮气。