[发明专利]一种Ce-Ni/Ca-SAPO-34催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于催化剂领域，具体涉及一种Ce‑Ni/Ca‑SAPO‑34催化剂及其制备方法，制备方法的步骤包括：先用异丙醇铝、磷酸和硅溶胶为原料，硝酸钙为添加剂制备Ca‑SAPO‑34分子筛，然后在分子筛上负载铈和镍并最终氮气保护下煅烧得到Ce‑Ni/Ca‑SAPO‑34除焦油催化剂。该催化剂能够有效快速去除生物质焦油，且催化剂使用寿命长。

技术领域

本发明属于催化剂领域，具体涉及一种Ce-Ni/Ca-SAPO-34催化剂及其制备方法。

背景技术

生物质能源是所有的可再生清洁能源中唯一的碳源，它易于运输和储存。生物质热解气化技术是利用生物质能源的最有效的方法之一，可以将低品位能源转化为高品位气体和液体燃料。但热解气化过程中伴随着产生的焦油，对于仪器、产物乃至人身健康都有极大的危害。它的温度处于200℃以下时易发生冷凝，同时又容易和粉尘、焦炭等结合形成粘稠状物质，进而堵塞管道和腐蚀设备；生物质气化产生的焦油占总能量的5-10％，会降低生物质能的利用效率；焦油和其他化合物聚合，会形成更复杂的有机物，产生巨大的毒性，难以去除；焦油热解气中形成的焦油气溶胶，易被人体呼吸道吸收；焦油具有致癌性，严重影响人体的健康。焦油的严重危害，是制约生物质能源应用的重要因素之一，因此必须去除产物中的焦油。

现有技术中对于焦油的去除多为热化学法，具体又分为热裂解法和催化裂解法。热裂解法是在1100℃以上的高温下，焦油化学键断裂，分子质量较大的化合物裂解形成分子质量较小的气态化合物。但是该方法的设备温度要求过高，能耗高，成本高，易生焦；在实际应用中难以达到1000-1200℃。而催化裂解法是指焦油在相对较低的温度下加入合适的催化剂，使焦油转化成小分子化合物。但是现有技术中的催化剂不能完全去除产物中的焦油，去除率在90％-95％左右；而且达到90％以上去除率所需时间长；由于在分解碳氢化合物中的重组分时表面易产生积碳，进而使催化剂失活，所以催化剂的使用寿命短。

发明内容

为了改善现有技术中存在的生物质焦油不能从产物中完全消除、达到高去除率所需时间长和使用寿命短的问题，本发明提供一种Ce-Ni/Ca-SAPO-34催化剂及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种Ce-Ni/Ca-SAPO-34催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将一定量的异丙醇铝加入适量的磷酸水溶液中以35-42℃的温度水浴搅拌2-3h，然后向溶液中滴入适量的硝酸钙水溶液，超声10-20min。随后向混合溶液中缓慢滴入硅溶胶和四乙基氢氧化铵的混合水溶液，并在85-95℃的水浴温度下快速回流搅拌3-4h获得均匀的晶化液，然后让晶化液在室温下陈化12-18h。

步骤二：将陈化后的溶液放入反应釜的聚四氟乙烯内衬中以180-210℃的温度反应24-36h。反应结束后将产物离心洗涤，洗涤时用无水乙醇洗1次后用去离子水洗2次，然后放入真空冷冻干燥器中24h；冻干后的粉末在马弗炉中通过不同的升温速率升温至700℃后煅烧6-8h，冷却至室温后获得Ca-SAPO-34分子筛。

步骤三：将六水合硝酸铈和无水二氯化镍以一定的比例溶于去离子水中，超声搅拌15-20min；然后向混合溶液中加入一定量的Ca-SAPO-34分子筛，并在50-60℃的水浴下连续搅拌4-6h，随后把溶液放入反应釜中以100-110℃的温度反应24-36h。然后将产物离心并以去离子水洗涤后在氮气保护下缓慢升温至650℃煅烧5-8h，获得Ce-Ni/Ca-SAPO-34催化剂。

所述步骤一中异丙醇铝的添加量为0.01-0.02mol，异丙醇铝和磷酸的物质的量之比为1:1.1-1:1.5，硝酸钙和异丙醇铝的物质的量之比为1:20-1:10，异丙醇铝和硅溶胶的质量比为1:1.38-1:1.73，硅溶胶的质量分数为30wt％，异丙醇铝和四乙基氢氧化铵的物质的量之比为1:4-1:8。