[发明专利]Ni@SiO2

说明书

本发明公开了一种NiO@SiO₂@CoAl‑LDH多级核壳催化剂的制备方法，其特征在于，将镍源与聚乙烯吡咯烷酮溶解于醇溶液中反应，得到NiO纳米颗粒；加入到乙醇、去离子水、氨水和十六烷基三甲基溴化铵的混合溶液中，再加入正硅酸乙酯，得到NiO@SiO₂，将其分散在铝溶胶中，重复多次，得到不同铝溶胶包裹厚度的NiO@SiO₂@AlOOH；将钴源与NH₄F溶解于去离子水中，加入NiO@SiO₂@AlOOH，反应；干燥、焙烧、还原后，即得Ni@SiO₂@Co‑Al₂O₃多级核壳催化剂。本发明具有多级核壳结构，能够更大程度地提高Ni的抗积碳以及抗烧结能力，极大提高催化剂的稳定性以及寿命。

技术领域

本发明属于能源利用和环境技术领域，涉及一种NiO@SiO₂@CoAl-LDH多级核壳催化剂的制备方法及其在甲烷二氧化碳重整反应中的应用。

背景技术

为解决温室气体(CH₄、CO₂)浓度上升引起的全球变暖问题，CH₄和CO₂的去除、处理和化学利用已成为研究的重点。甲烷二氧化碳干重整(DRM)不仅能够将这两种主要的温室气体转化为具有工业价值的合成气(V_H2/V_CO≈1)，且该合成气可用于长链烃或含氧化合物的合成。Ni基催化剂由于其低的经济成本和高的活性被认为是最有工业化前景的催化剂。但在苛刻的重整条件下，Ni基催化剂容易因烧结和积碳而失活。因此，开发出一种高稳定且抗积碳、抗烧结的 Ni催化剂是本文的主要的研究目标。

改进的途径主要为以下几个方面：减小Ni颗粒的尺寸、提高Ni颗粒的分散性、控制催化剂的酸碱性、选择性钝化活性金属Ni、设计并调控催化剂的结构等。近年来新型多功能核壳型复合材料因其独特的结构和性质而被广泛应用于催化领域的研究，核壳催化剂由于其纳米金属活性粒子被外层包覆而起到一定的保护作用，在催化反应的过程中，尤其是高温反应中能够有效抑制活性金属纳米粒子的长大。因此，设计并合成核壳结构的纳米Ni基催化剂，将会有望解决催化剂积炭和烧结这两大限制Ni基催化剂在甲烷二氧化碳反应中应用的关键问题。

专利CN107262097A公开了一种NiCo/SiO₂核壳催化剂的制备方法。其先制备了NiCo合金纳米粒子，然后加入硅源，再搅拌反应，用甲醇沉降固体产物，并离心洗涤，洗涤后样品经干燥后，高温焙烧后得到NiCo/SiO₂核壳催化剂。其反应活性较高，但是其反应寿命还不够长，Ni颗粒尺寸不可控，并且NiCo合金的协同作用需要一定的间距才能最大程度地发挥其作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何提高现有Ni活性中心的抗烧结以及抗积碳能力。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种NiO@SiO₂@CoAl-LDH多级核壳催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：将镍源与聚乙烯吡咯烷酮溶解于醇溶液中，搅拌至溶解后转移入聚四氟乙烯内衬的水热釜中进行水热反应，反应完毕后，过滤，洗涤干燥后得到 NiO纳米颗粒；

步骤2)：配制乙醇、去离子水、氨水和十六烷基三甲基溴化铵的混合溶液，然后向该混合溶液中投入步骤1)所得NiO纳米颗粒，超声分散10-60min，室温下继续搅拌0.5-3h，使NiO纳米颗粒均匀分散在溶液中；在剧烈搅拌下向NiO 溶液中缓慢加入正硅酸乙酯，于室温下反应，将所得产物用乙醇洗涤，然后干燥、焙烧后得到NiO@SiO₂；