[发明专利]一种金属催化反应器及其制备与在天然气和CO2

权利要求书

1.一种金属催化反应器，其特征在于：所述金属催化反应器包括金属管和催化剂活性组分，所述催化剂活性组分涂覆掺杂于金属管与反应原料的接触面，在金属管与反应原料的接触面上形成催化掺杂物薄层，催化剂活性组分与金属管接触面基底金属形成催化剂，所述的接触面是指金属管的内壁和/或外壁。

2.根据权利要求1所述的金属催化反应器，其特征在于：所述催化掺杂物薄层的厚度为100纳米-1毫米，优选为200纳米-0.5毫米，更优选500纳米-200微米，进一步优选1微米-50微米。

3.根据权利要求1所述的金属催化反应器，其特征在于：所述掺杂为晶格掺杂；所述催化剂活性组分为金属元素、或金属元素和非金属元素混合物，按掺杂物薄层的总重量为100％计，金属元素掺杂量为0.1wt.％～20wt.％，优选0.1wt.％～15wt.％，进一步优选0.1wt.％～5wt.％。

4.根据权利要求3所述的金属催化反应器，其特征在于：所述金属元素的存在状态为氧化物、碳化物、氮化物、硅化物、合金的一种或多种；所述金属元素包括：镁、铝、钙、钡、钛、锰、钒、铌、钨、钼、铬、铁、钴、镍、铜、锌、锡、镓、锆、镧、铈、钌、金、钯或铂中的一种或二种以上；优选为铝、钡、钛、锰、钒、铌、钨、钼、铬、铁、钴、镍、铜、锌、镓、金、镧、铈、钌、金、钯或铂中的一种或二种以上。

5.一种权利要求1-4任一所述的金属催化反应器的制备方法，其特征在于：所述催化剂活性组分通过电镀、化学镀、电化学沉积法、转化沉积沉淀法、化学气相沉积法(CVD)或物理气相沉淀法(PVD)中的一种或多种涂覆掺杂于金属管与反应原料的接触面。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述电化学沉积法包括如下步骤：

(1)将基体管材在10-20wt.％的NaOH或KOH溶液中蒸煮1-2h，进行脱油处理，冲洗干净、常温晾干后备用；

(2)将步骤(1)处理后的基体管材在热N2氛围中进行加热，加热温度为300-500℃，加热时间为1-2h，形成防腐导电薄膜层；

(3)在室温下，配制掺杂金属元素前驱体的水溶液或有机溶液，调配溶液的pH值至3.3-6.5，将待掺杂金属管材浸渍于前驱体溶液中连接电源，并作为阴极，铂作为阳极，连接电路后调整阴阳极的距离为2-5cm，调节直流稳压电源，保持恒流模式，电流为5mA～0.5A，电沉积0.5-2小时后，用去离子水洗涤、干燥，沉积完成后，得到所述金属反应器；

所述转化沉积沉淀法包括如下步骤：

(1)将基体管材在10-20wt.％的NaOH或KOH溶液中蒸煮1-2h，进行脱油处理，冲洗干净、常温晾干后备用；

(2)将步骤(1)处理后的基体管材在热N₂氛围中进行加热，加热温度为300-500℃，加热时间为1-2h，形成防腐导电薄膜层；

(3)在室温下，配制掺杂金属元素前驱体的水溶液或有机溶液，调配溶液的pH值至3.8-7.2，将待掺杂金属管材浸渍于前驱体溶液中，使溶液在待沉积金属管材的内部呈流动状态，然后加入10-20wt.％H₂O₂水溶液进行转化沉积沉淀，沉积时间为0.5～5小时，沉积完成后，得到所述金属反应器。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述电化学沉积法中所用的掺杂金属元素前驱体为金属的硝酸盐、可溶性卤化物、可溶性硫酸盐、可溶性碳酸盐、可溶性磷酸盐、可溶性C甲醇盐、可溶性乙醇盐、可溶性甲酸盐、可溶性乙酸盐中的一种或二种以上；

所述转化沉积沉淀法中所用的掺杂金属元素前驱体为金属的氯化物、甲醇盐、乙醇盐、甲酸盐、乙酸盐中的一种或二种以上。

8.一种权利要求1-4任一所述的金属催化反应器在天然气和二氧化碳干气重整反应中的应用。