[发明专利]一种生物质基碳材料负载纳米镍催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种生物质碳材料负载纳米镍催化剂在催化甲烷-二氧化碳重整反应中的应用，催化剂为将富含纤维素木质素的生物质除杂后，将含镍离子的硝酸盐或羧酸盐溶液加入到含生物质的水溶液中，然后一起经水热处理得到含镍生物碳，而后将催化剂前驱体在硼氢化钠中还原，进而获得含含氧官能团的生物质碳纳米镍催化剂，镍为活性组分；其中镍的负载量为催化剂质量的5~7%，粒径小于4nm的镍颗粒占比不小于12%，催化剂的微孔孔径为1~4nm，孔径小于4nm的微孔体积为0.273~0.366cm³/g；

所述的催化剂在惰性气体气氛中，在反应温度650~850℃，空速10~20L/(g‧h)的条件下与甲烷-二氧化原料气发生重整催化反应，反应时间为0~500小时，制备含H2和CO的合成气，原料气按甲烷：二氧化碳=1：1配置，甲烷和二氧化碳的转化率可分别为80~87%和88~95%，合成气中H2与CO的气体积比为0.86~0.98。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，采用如下步骤制备：步骤一，以富含纤维素木质素的生物质为原料，脱水粉碎后，与酸溶液按10～20g：100ml的比例混合，在室温下浸泡12小时，用去离子水洗涤过滤混合物直至上清液pH=7，最后取过滤物在100~110℃烘箱中干燥12~24小时后得固体；步骤二，将上述步骤一所得固体置于烧杯中，并将其分散于溶有含镍化合物的水溶液中，而后转移至水热反应釜中经水热碳化反应，后用去离子水清洗几次；步骤三，采用化学还原法，将步骤二所得固体置于磁力搅拌器中搅拌，然后缓慢滴加硼氢化钠溶液，随后继续搅拌1-2h，最后转移至真空干燥箱中85℃烘干即得到所述含含氧官能团的生物质碳纳米镍催化剂。

3.如权利要求2所述的应用，其特征在于：前述的，所述步骤一中所用酸溶液的浓度为0.01~2mol/L，所用的酸为硝酸、硫酸、磷酸的水溶液中的任意一种。

4.如权利要求2所述的应用，其特征在于：所述步骤一中所用生物质包括甘蔗渣、玉米秸秆、小麦秸秆、花生壳、葵花籽壳中的任意一种或混合物。

5.如权利要求2所述的应用，其特征在于：所述步骤二中水热碳化反应的条件是温度：100~250℃，反应时间：5~10h，含镍化合物是六水合硝酸镍、六水合氯化镍、四水和醋酸镍的任意一种。

6.如权利要求2所述的应用，其特征在于：所述步骤三中硼氢根离子与镍离子的摩尔比为6~4:1。