[發明專利]一種水滑石負載鎳催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310021915.6
• 申請日: 2013-01-22
• 公開（公告）號: CN103071504A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 詹瑛瑛;王星會;陳崇啟;劉琦;林性貽;鄭起
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;C01B3/32
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于催化劑制備技術領域，具體涉及一種鎂鋁復合氧化物負載鎳甘油蒸汽重整催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，由于生物柴油產量的劇增和燃料電池技術的快速發展，利用生物柴油副產物甘油進行蒸汽重整制氫已引起國內外研究者的高度重視。

甘油蒸汽重整制氫反應過程復雜，副產物多，對催化劑要求苛刻。因此，甘油蒸汽重整制氫研究的重點主要集中在制備活性高、選擇性好和穩定性強的催化劑上。專利CN101049909A公開了一種以貴金屬Rh、Pt、Pd為活性組分，以CeO₂-ZrO₂為載體的甘油蒸汽重整催化劑，雖然該催化劑的甘油轉化率為100%、H₂選擇性最高可達92.9%，但該催化劑以貴金屬為活性組分，生產成本高較難商業化推廣應用。由于貴金屬價格的持續上升，甘油蒸汽重整催化劑的研發目前主要集中在不同氧化物載體負載Ni催化劑方面，旨在獲得高活性和穩定性的催化劑。專利CN101062762A公開了一種以非貴金屬Ni為活性組分，以CeO₂、ZrO₂或CeO₂-ZrO₂為載體的甘油蒸汽重整催化劑，產物中CO濃度較高，主要用于合成氣的制備。專利CN101342488A公開了一種組成為NiO、CuO和膨潤土的甘油蒸汽重整催化劑，在反應溫度為600℃和甘油水蒸氣濃度較低（1-2%）的條件下，獲得最佳氫氣產率為18?mol/m³。本發明涉及的MgAl-LDH是一種重要的層狀無機材料，其結構式為Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O，一定溫度下焙燒MgAl-LDH制備的Mg(Al)O具有比表面積大、熱穩定性好、酸堿性可調等優點，被廣泛應用在催化領域，如文獻中報道的Mg(Al)O負載Ni催化劑用于乙醇蒸汽重整(Applied?Catalysis?A:?General,?2009,363(1–2):?52-63;?International?Journal?of?Hydrogen?Energy,?2008,33(13):?3489-3492)和液化石油氣預重整(催化學報,?2012,33(7):?1176-1182)都具有較好的活性。但是將Mg(Al)O?(焙燒MgAl-LDH制備)負載Ni催化劑用于甘油蒸汽重整還未見報道，且已公開的專利只給出了催化劑的初活性，對催化劑應用推廣至關重要的穩定性方面均未提及。因此，探索性能穩定的Mg(Al)O負載Ni催化劑的組成和合成方法用于甘油蒸汽重整制氫有重要的創新意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鎂鋁復合氧化物負載鎳甘油蒸汽重整催化劑及其制備方法和應用，本發明的制備方法簡單，原料易得，成本低廉，所制備的催化劑用于甘油蒸汽重整制氫反應，具有甘油氣化率高、氫氣選擇性好、副產物(CO和CH₄)選擇性低、催化劑性能穩定等優點。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種鎂鋁復合氧化物負載鎳甘油蒸汽重整催化劑，以Mg(Al)O為載體，Ni為活性組分；Mg(Al)O為400-800℃下焙燒鎂鋁水滑石制備得到；催化劑組分的質量百分比為Ni為15-25%，Mg(Al)O為75-85%，采用浸漬法將Ni負載到載體上。

所述的Mg(Al)O載體的比表面積、孔體積和平均孔徑分別為166-200?m²/g，0.26-0.32?cm³/g和5.8-8.2?nm。

所述的鎂鋁水滑石（MgAl-LDH）的制備方法與Clay?and?Clay?Minerals,?1977,?25(1):14-18提出的類水滑石化合物的合成方法類似，其中鎂鋁混合鹽溶液中Mg²⁺與Al³⁺的摩爾比為2-4：1，沉淀劑NaOH與鎂鋁混合鹽溶液同時引入Na₂CO₃溶液中，CO₃^2-與Al³⁺的摩爾比為0.5-2：1。所述的鎂鋁混合鹽溶液是硫酸鹽或硝酸鹽。

一種制備如上所述的鎂鋁復合氧化物負載鎳甘油蒸汽重整催化劑的方法包括以下步驟：