[发明专利]一种有机酸插层的Ni-CaO-Al2

说明书

本发明公开了一种有机酸插层的Ni‑CaO‑Al₂O₃双功能催化剂及其制备方法与应用。该双功能催化剂的制备方法包括以下步骤：气体保护下将铝盐、钙盐和镍盐的混合溶液与有机酸溶液混合，随后加入碱溶液调节pH值进行沉淀反应，过滤洗涤干燥后，先在惰性气氛下处理，再焙烧得到Ni‑CaO‑Al₂O₃催化剂。本发明的Ni‑CaO‑Al₂O₃催化剂在异辛烷吸附增强重整制氢循环过程中具有优异的稳定性，循环20次后，氢气的浓度在97％以上，同时突破时间稳定在16min，性能下降在30％以内，并且该方法制备工艺简单，易于工业化。

技术领域

本发明属于能源技术领域，具体涉及一种有机酸插层的Ni-CaO-Al₂O₃双功能催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

催化吸附强化重整(Sorption-Enhanced Steam Reforming,SESR)过程将催化重整制氢过程与CO₂捕获过程进行耦合，通过对CO₂的原位捕获，一步实现高纯氢的制取，同时对过程中产生的CO₂进行富集，以便进一步处理，是利用生物质原料高效制氢的有效途径之一，前景广阔。SESR过程中，具有吸附和催化双功能的催化剂是实现其性能的关键。

当前，双功能催化剂主要是以类水滑石为前驱体通过共沉淀法制备得到。GongJinlong等人(EnergyEnvironmental Science,2012,10:8942-8949)利用水滑石作为前驱体制备得到的Ni-CaO-Al₂O₃双功能催化剂中的催化剂组分和吸附剂组分在纳米尺度上实现了均匀分散。但是共沉淀法制备得到的双功能催化剂的比表面积通常较小，并且孔结构不理想。Dang Chengxiong等人(Chemical Engineering Journal,2019,360:47-53)合成的水滑石前驱体的Ni-CaO-Al₂O₃催化剂的比表面积为5.5m²/g，且基本没有孔结构。低比表面积大大增加了吸附剂颗粒间和催化剂颗粒间在循环过程中接触的可能性，造成催化活性组分长大和吸附剂组分烧结团聚，而较差的孔结构限制了反应阶段的CO₂扩散和再生阶段的CO₂体相脱附过程，这些问题导致双功能催化剂的循环稳定性较差，引起的性能下降在50％以上。因此，本发明提出一种有机酸插层水滑石制备高性能Ni-CaO-Al₂O₃双功能催化剂的方法，实现高比表面积双功能催化剂的制备，并提高其在吸附增强重整反应中的性能。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种有机酸插层的Ni-CaO-Al₂O₃双功能催化剂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述方法制备的一种有机酸插层的Ni-CaO-Al₂O₃双功能催化剂。

本发明的再一目的在于提供上述一种有机酸插层的Ni-CaO-Al₂O₃双功能催化剂在吸附重整制氢中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种有机酸插层的Ni-CaO-Al₂O₃双功能催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将镍盐、铝盐和钙盐的混合溶液在气体保护下与有机酸溶液混合，加入碱溶液调节pH值到8-13，过滤洗涤，干燥，然后在氮气或惰性气体气氛、300-700℃下处理1-10h，最后400-1000℃焙烧0.5-24h得到Ni-CaO-Al₂O₃双功能催化剂。