[发明专利]一种甲烷干重整催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种甲烷干重整催化剂及其制备方法和应用，属于能源与环境催化剂技术领域。包括以下步骤：将γ‑Al₂O₃在酸溶液中进行酸处理，得到固体产物；将所述固体产物进行干燥，得到酸处理γ‑Al₂O₃颗粒；用镍盐前驱体溶液浸渍所述酸处理γ‑Al₂O₃颗粒后进行煅烧，得到所述甲烷干重整催化剂。本发明的催化剂活性金属利用率高，抗积碳和抗烧结能力强，在甲烷干重整反应中具有优异的反应活性和稳定性。催化剂在用于甲烷干重整制合成气反应中，甲烷与二氧化碳转化速率可达到1000L/h/gNi以上，700℃高温下稳定催化反应130h未失活，且反应后积碳量少，在能源和环境方面具有一定意义和良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及能源与环境催化剂技术领域，尤其涉及一种甲烷干重整催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

甲烷干重整是将两种在主要温室气体甲烷和二氧化碳转化为高价值的合成气(H₂和CO)的有效途径，其原料在大气中来源广泛，反应得到的合成气 H₂/CO比略小于1，可直接作为费托合成的原料气，近年来在能源与环境领域受到广泛关注。

在现有甲烷干重整负载型催化剂研究当中，镍基催化剂由于其低成本和高活性等优势成为反应活性金属的首选，氧化铝由于其优异的热稳定性、较高的比表面积以及较低的成本等特点成为甲烷干重整反应中最具工业化潜力的催化剂载体，但由于氧化铝自身存在的阳离子缺陷结构及酸性导致了氧化铝载体催化剂金属利用率低和积碳等问题，阻碍了其商业化。因此，利用简单方法开发高效稳定的镍基氧化铝载体催化剂成为了当下甲烷干重整反应催化剂研究的热点。

中国专利CN 109590001A公开了一种将磷酸或可溶性磷盐的水溶液以及碱金属盐的水溶液分步滴加到浸渍法制备的Ni/Al₂O₃中，再通过干燥，煅烧制备催化剂。该催化剂相较于普通浸渍法Ni/Al₂O₃催化剂抗积碳能力得到了提升，但仍存在催化转化速率太低等问题；中国CN 101352687A公开了一种以La改性的Al₂O₃为载体，浸渍法负载活性组分Ni/Co的甲烷干重整催化剂，该催化剂制备方法简单，催化活性较好，但是这类催化剂也存在活化诱导期较长的缺点；中国专利CN 102416328A公开了通过溶胶凝胶法和尿素沉积法制备介孔MgAl₂O₄尖晶石载体后负载活性金属镍，最后经过过滤、洗涤、干燥、煅烧制成，得到了稳定性较好的催化剂，但制备过程比较繁琐不适于工业应用。

目前对于甲烷干重整反应镍基氧化铝载体催化剂的研究有一定进展，但均未有重大突破，催化剂在活性和稳定性仍然不能满足工业应用的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种甲烷干重整催化剂及其制备方法和应用。本发明制得的甲烷干重整催化剂能够解决甲烷干重整在高温下积碳失活等问题，同时提高催化反应的活性和稳定性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种甲烷干重整催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将γ-Al₂O₃在酸溶液中进行酸处理，得到固体产物；

将所述固体产物进行干燥，得到酸处理γ-Al₂O₃颗粒；

用镍盐前驱体溶液浸渍所述酸处理γ-Al₂O₃颗粒后进行煅烧，得到所述甲烷干重整催化剂。

优选地，所述酸处理所用的酸处理溶液的浓度为0.5～2mol/L。