[发明专利]一种Ni-Ir/SiO2

说明书

本发明涉及一种Ni‑Ir/SiO₂双金属催化剂及其制备方法和应用，其特征在于催化剂以SiO₂为载体，Ni的质量占载体质量的2.0～4.0％，Ir的质量占载体的0.2～0.6％，Ni和Ir的质量比为5～9；其制备方法步骤如下：金属阳离子吸附，络合金属阴离子的吸附，形成SiO₂负载的双复盐，产物洗涤，干燥后通入还原气氛升温还原，得到Ni‑Ir/SiO₂双金属催化剂。本发明得到粒径小，颗粒可设计的Ni‑Ir/SiO₂双金属催化剂，该催化剂能够在干重整反应中产生光热协同效应，在相对低温条件下具有较高效率。

技术领域

本发明涉及一种双金属催化剂的制备及其甲烷干重整应用，尤其涉及一种 Ni-Ir/SiO₂双金属催化剂及其制备方法和应用，属于能源、材料和化工交叉学科领域。

背景技术

甲烷干重整反应(DRM)可同时有效利用CO₂和CH₄这两种温室气体制备合成气，并可直接作为羰基化反应、二甲醚合成和费托合成的原料。DRM需要较高温度(800～1000℃)才能进行，对反应和换热器材质要求高；同时，高温下催化剂易积碳和失活。因此，设计新过程及合适的催化剂，降低DRM反应温度、提高其稳定性仍然是研究的热点问题。

双金属催化剂是指包含两种金属的催化剂，具有独特的几何和电子结构，以及两种金属之间存在的协同作用，双金属催化剂的性能通常优于其母体金属。双金属催化剂有较广泛的应用，包括重整、选择性加氢和脱氢以及乙酰氧基化等反应。对于DRM体系，Ni主导的廉价双金属，结合微结构调控，可以发挥两种金属之间的协同作用，在获得更好催化性能的基础上降低成本。

Kunlun Ding等人发明了一种基于表面无机金属配位化学的负载型双金属纳米颗粒的合成方法，该方法通过静电相互作用，得到具有精确阴阳离子配比的负载型双复盐(DCSs)，经H₂还原得到负载型双金属催化剂。该方法避免了传统浸渍法和共沉淀方法中不同金属阳离子的竞争性吸附问题，同时也解决了双金属催化剂合成中DCSs的溶解难题，得到的双金属纳米颗粒粒径皆小于3nm，且粒径分布较窄。制备的双金属催化剂在乙炔选择性加氢反应中的催化性能明显优于母体金属(Science 02 Nov 2018:Vol.362,Issue 6414,pp.560-564)。但是，在络合阴离子吸附阶段，该制备方法直接将阴离子溶液和二氯甲烷一锅法混合，萃取分液效果不佳，难以得到目标产物，或者产物效率很低。

太阳能可以作为干重整的热源，但是仍然存在上述反应温度较高的难题，催化剂易失活；同时，高温反应器存在“热点”破坏。通过光与热的协同作用，两者的有效结合可以超越单独热催化和光催化所能达到的效果，既可以提高催化反应的效率，又能降低反应温度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有工作局限，提供一种Ni-Ir/SiO₂双金属催化剂，本发明的另一目的是提供上述双金属催化剂的制备方法，本发明还有一目的是提供上述催化剂的应用。

本发明改进上述文献中双金属催化剂的制备方法，并结合光热协同的要求，得到粒径小，颗粒可设计的Ni-Ir/SiO₂双金属催化剂，该催化剂能够在干重整反应中产生光热协同效应，在相对低温条件下具有较高效率。

本发明的技术方案为：一种Ni-Ir/SiO₂双金属催化剂，其特征在于以SiO₂为载体，Ni的质量占载体质量的2.0～4.0％，Ir的质量占载体的0.2～0.6％，Ni和 Ir的质量比为5～9。其表达式为：xNi-yIr/SiO₂，其中x和y为负载量，x％即为 Ni的质量分数，y％即为Ir的质量分数。

优选Ni-Ir/SiO₂双金属催化剂颗粒的粒径为2～4nm。