[发明专利]一种生物质裂解-蒸汽重整制氢的催化剂及其制备方法

说明书

本发明开发了一种弱酸性氧化物负载过渡金属并掺杂其他金属改性的催化剂用于生物质裂解‑蒸汽重整制氢。以氧化锆为载体，通过浸渍‑煅烧法负载过渡金属钴并掺杂改性金属钨、铌和镧，分别用于调整有机物重整过程中的反应行为，提高催化活性和稳定性，本发明操作简单，反应易控制，应用范围广。

技术领域

本发明属于化工领域，设计一种催化剂，具体来说是一种用于生物质裂解-蒸汽重整制氢的催化剂及其制备方法。

背景技术

氢气作为一种理想的能源载体，是未来能源的重要的组成部分，但绝大部分氢气来源于化石能源，而生物质具有来源广泛，储量丰富，环境友好，可再生的优点，通过裂解-蒸汽重整可以制备氢气，因此，生物质制氢受到人们的广泛关注。但生物质裂解-制氢过程中存在气化效率不高，氢气产率低，和催化剂积碳失活等问题。

催化剂在生物质气化制氢过程中扮演着极其重要的角色，例如催化焦油转化和促进氢气生成等。目前生物质气化过程中常见的催化剂分为三类：天然矿石类催化剂、贵金属催化剂、镍钴铁基催化剂。其中镍钴铁基催化剂是目前最主流的用于生物质气化制氢的催化剂。他们能促进一系列临界反应，如焦油的二次裂解和重整，水煤气变换反应，甲烷等小分子碳氢化合物重整等，从而显著提高气体产物中有效成分如氢气等的含量，并提高热值。而其他过渡金属以及镧系金属的掺杂对于生物质热解-蒸汽重整的效率的影响的研究也正在受到广泛的关注。

在生物质裂解-蒸汽重整制氢工艺中，由于碳转化率低，焦炭沉积在催化剂表面，导致催化剂性能降低，催化剂失活是生物质气化制氢面临的一大瓶颈，为了达到对催化剂性能的优化，对催化剂进行改性，提高其抗积炭能力的研究目前正在积极进行。

发明内容

针对现有技术上的上述问题，本发明提供了一种用于生物质裂解-蒸汽重整的催化剂及其制备方法，所属的这种用于生物质裂解-蒸汽重整制氢的催化剂及其制备方法解决了现有技术中的用于生物质裂解-蒸汽重整制氢的催化剂催化效果不佳，稳定性较差的技术问题。

本发明提供了一种用于生物质裂解-蒸汽重整的催化剂，由Co和ZrO₂组成，所述的催化剂的表面负载Co,所述的催化剂中，Co的质量百分比为10-30%，浸渍过程中超声时间为30-90分钟，煅烧时间为3-5小时。

进一步的，在所述的催化剂中，Co的质量百分比为10-30%，掺杂W的质量百分比为3-6%。

进一步的，在所述的催化剂中，Co的质量百分比为10-30%，掺杂Nb的质量百分比为3-6%。

进一步的，在所述的催化剂中，Co的质量百分比为10-30%，掺杂La的质量百分比为3-6%。

进一步的，在所述的催化剂中，Co的质量百分比为10-30%，掺杂W的质量百分比为3-6%，掺杂La的质量百分比为3-6%。

进一步的，在所述的催化剂中，Co的质量百分比为10-30%，掺杂Nb的质量百分比为3-6%，掺杂La的质量百分比为3-6%。

进一步的，在所述的催化剂中，Co的质量百分比为10-30%，掺杂W的质量百分比为3-6%，掺杂Nb的质量百分比为3-6%，掺杂La的质量百分比为3-6%。

本发明还提供了上述的一种用于生物质裂解-蒸汽重整的催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1）首先以八水合氧氯化锆水溶液为原料，采用沉淀法制备氢氧化锆前驱体，沉淀过程中用氨水调节pH值至8-11，室温搅拌1-2小时，经过滤、洗涤、烘干、研磨后得到氢氧化锆前驱体。然后焙烧温度选择400-700°C，焙烧时间选择2-6 h，从而获得氧化锆载体。