[发明专利]一种结构化自热重整制氢催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种结构化自热重整制氢催化剂，其特征在于，包括基底、加固层、载体层、助剂层和活性组分层，基底为铁铬铝合金丝网，加固层主要是在基底表面原位形成的α-Al₂O₃，载体层是在加固层表面原位生长的氧化铝，助剂层是在加固层和载体层表面负载的含有稀土金属的固溶体涂层，活性组分层是负载在助剂层表面的贵金属、过渡金属中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的结构化自热重整制氢催化剂，其特征在于，所述铁铬铝合金丝网是由波浪状丝网和平整丝网交替放置后制成的，波浪状丝网是将平整丝网折成波浪状而形成的。

3.根据权利要求1所述的结构化自热重整制氢催化剂，其特征在于，所述载体层为δ-Al₂O₃、γ-Al₂O₃、κ-Al₂O₃、η-Al₂O₃、θ-Al₂O₃、χ-Al₂O₃中的一种或多种；催化剂中载体层的质量百分含量为4-10wt％。

4.根据权利要求1所述的结构化自热重整制氢催化剂，其特征在于，所述含有稀土金属的固溶体涂层含有钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥中的一种或多种稀土金属元素，催化剂中助剂层的质量百分含量为3-12wt％。

5.根据权利要求4所述的结构化自热重整制氢催化剂，其特征在于，所述含有稀土金属的固溶体涂层为铈锆固溶体。

6.根据权利要求1所述的结构化自热重整制氢催化剂，其特征在于，所述贵金属、过渡金属包括钌、铑、钯、锇、铱、铂、银、锰、钴、镍、钼、钇；活性组分层中的贵金属在催化剂中的质量百分含量为0.01-1wt％；或者活性组分层中的过渡金属在催化剂中的质量百分含量为0.1％-12％。

7.权利要求1-6任意一项所述的结构化自热重整制氢催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备基底

准备两份铁铬铝合金丝网，一份为波浪状丝网，一份为平整丝网，然后交替放置，再制成所需的形状，得到基底；

(2)制备加固层

将基底置于马弗炉中在空气流速0-300sccm、900-1300℃焙烧3-10小时，使得基底上原位形成加固层；

(3)原位生长载体层

在反应容器的底部均匀铺上铝箔，向反应容器内加入碱液，然后将形成了加固层的基底置于碱液中进行沉积反应，得到原位生长了载体层的结构化器件；

(4)负载助剂层

将结构化器件在稀土金属溶液中“浸渍-高温焙烧”，使结构化器件上负载助剂层；

(5)负载活性组分层

配制含有贵金属或过渡金属的溶液，或者配制同时含有贵金属和过渡金属的溶液，在溶液中加入弱碱或者强碱弱酸盐，将步骤(4)得到的结构化器件置于溶液中，在30-100℃沉降反应2-48h，然后冲洗至中性，干燥，用氢气还原，即得到结构化自热重整制氢催化剂。

8.根据权利要求7所述的结构化自热重整制氢催化剂，其特征在于，步骤(3)所述碱液是氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或者偏铝酸钠溶液；碱液中OH^-的浓度为0.1-1.0mol/L，铝箔的质量与碱液的体积之比为0.001-0.1g/mL，铝箔与铁铬铝合金丝网的质量之比为0.01-1.0；沉积反应时间为5-48h。

9.根据权利要求7所述的结构化自热重整制氢催化剂，其特征在于，步骤(4)所述稀土金属溶液为稀土金属硝酸盐、稀土金属醋酸盐中的一种或几种的混合物；稀土金属溶液中稀土金属元素的总浓度为0.1-5.0mol/L；步骤(4)的焙烧温度为600-1100℃。

10.根据权利要求7所述的结构化自热重整制氢催化剂，其特征在于，步骤(5)所述含有贵金属和过渡金属的溶液、含有贵金属或过渡金属的溶液是利用贵金属盐和/或过渡金属盐配制的溶液，贵金属盐是四氨合氯化铂水合物、氯铂酸钾、乙二胺氯化铂、硝酸铂、三氯化铑、三氯化钌、氯化铱、氯化锇中的任意一种或几种；步骤(5)所述弱碱或强碱弱酸盐是碳酸氢钠、碳酸钠、氨水中一种。