[发明专利]镍基催化剂、及其安全环保型溶液燃烧制备法和应用

说明书

本发明公开了一种镍基催化剂、及其安全环保型溶液燃烧制备法和应用，属于催化剂技术领域，涉及镍基催化剂。一种镍基催化剂，按质量百分比计，其组成为：Ni 5~30wt%；Al₂O₃ 70~95wt%。上述镍基催化剂的安全环保型溶液燃烧制备法，是以醋酸盐为金属源，以双氧水为燃料，在微波辐射加热下引发燃烧反应，收集粉末，研磨造粒，然后还原即得。本发以金属醋酸盐替代金属硝酸盐，以双氧水替代含氮有机物燃料，在微波辐射加热下引发燃烧反应，反应过程只有无毒害的CO₂和水蒸气释放，在兼具燃烧合成技术快速高效特点的同时，从根本上解决了溶液燃烧合成的安全、环保缺陷。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，涉及镍基催化剂，具体涉及一种镍基催化剂、及其安全环保型溶液燃烧制备法和应用。

背景技术

近年来，煤炭的直接燃烧利用排放了大量的污染物，由此引发了一系列严重的环境污染问题。环境友好型发展方式成为我国当下迫在眉睫、亟待解决的难题之一。煤炭经过气化、净化、变换和甲烷化等过程转化为清洁燃料甲烷（煤制天然气），是煤炭清洁高效利用的重要途径之一。甲烷化反应是煤制天然气技术的核心工艺。

专利CN101979475A和CN101979476A公开了浆态床甲烷化工艺，在甲烷化反应过程中引入导热系数大、热容大的液相组分，使催化剂均匀分散在惰性液体中；具有高热容的液相介质使得反应温度控制更有效率，反应器可以在等温条件下甚至是高负载变化的工况运行。甲烷化催化剂是该工艺的关键因素，而目前工业甲烷化技术多采用镍基催化剂。镍基催化剂的常规制备法是浸渍法或沉淀法，所制备得到的Ni基催化剂具有颗粒尺度较大、分散不均等结构缺陷，容易因烧结、积碳而失活，另一缺陷是其在低温反应条件下活性较低。相比固相合成路线，液相合成路线使得前驱体在原子尺度具有更好的均相性。

为研发适用于浆态相低温甲烷化反应的镍基催化剂，专利CN103801306B公开了一种溶液燃烧合成镍基催化剂的方法，该方法具有快速、高效的优点，但反应前驱体多为金属硝酸盐和含氮有机物燃料，燃烧过程中不可避免的会释放出大量氮氧化物、氰酸等高危、有毒、可燃气体，对环境造成危害的同时也埋下了极大的安全隐患，限制了溶液燃烧合成在工业领域的应用。

为了解决现有溶液燃烧合成镍基催化剂所存在的安全、环保的问题，本发明研发了一种新的安全环保的溶液燃烧制备镍基催化剂的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种镍基催化剂、及其安全环保型溶液燃烧制备法和应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种镍基催化剂，按质量百分比计，其组成为：Ni 5~30wt%；Al₂O₃ 70~95wt%。

进一步地，上述镍基催化剂的安全环保型溶液燃烧制备法，是以醋酸盐为金属源，以双氧水为燃料，在微波辐射加热下引发燃烧反应，收集粉末，研磨造粒，然后还原即得。

更进一步地，上述镍基催化剂的安全环保型溶液燃烧制备法，步骤为：

1）将醋酸镍和醋酸铝混合后溶于双氧水溶液，制得前驱体溶液；

2）使前驱体溶液在微波加热条件下进行自发燃烧，收集粉末，研磨，造粒，制得甲烷化镍基催化剂前驱体；

3）在固定床上用还原气进行还原2~6 h，即得。

步骤1）所述的如上所述的醋酸镍和醋酸铝的质量为1.5~9：28.5~38。