[發明專利]一種自支撐鎳催化劑及其制備和應用

在審

• 申請號: 201610493757.8
• 申請日: 2016-06-29
• 公開（公告）號: CN107537504A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 路勇;柴瑞娟;趙國鋒;劉曄;何鳴元
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J23/755;B01J23/78;B01J27/224;B01J35/02;C01B3/40;C07C5/48;C07C11/04;C07C1/04;C07C1/12;C07C9/04;C10L3/08
• 代理公司: 上海集信知識產權代理有限公司31254
• 代理人: 洪玲

1.一種自支撐納米片鎳基整裝結構催化劑，具有如下通式：aNiO-bMO/Al₂O₃-ZT，其中：NiO表示金屬鎳氧化物，MO表示其他金屬氧化物(至少一種其他金屬氧化物的統稱，選自堿土金屬、鑭系稀土金屬、錳、鐵、鈷、銅、鋅、鋁、鎵、銦、錫、釔、鈦、鋯、鈮氧化物中的至少一種)，Al₂O₃-ZT表示錨附Al₂O₃納米片的整裝結構載體，ZT的材質為鎳、銅、鋁、鐵、白銅、黃銅、鈦、不銹鋼、鐵鉻鋁、碳化硅中的任意一種；a表示NiO(前體為鎳基水滑石，此處為NiO當量)在自支撐納米片鎳基整裝結構催化劑中所占質量百分數，b表示MO(前體為鎳基水滑石，此處為MO當量)在自支撐納米片鎳基整裝結構催化劑中所占總質量百分數；且a為0.1～20％，b為1～25％，余量為整裝式載體ZT所占的質量百分數。

2.如權利要求1所述的自支撐納米片鎳基整裝結構催化劑，其特征在于：所述ZT載體的形態結構可以是纖維、絲、絲網、管、片、箔、泡沫等；所述纖維的直徑為1～150微米的纖維或由該纖維燒結而成的具有三維多孔結構的整體式金屬纖維；所述絲的直徑為0.15～5.00毫米；所述絲網是由直徑為0.15～5.00毫米的絲線編織而成的整裝式絲網；所述管的外徑為2～50毫米、壁厚為0.5～5毫米；所述片的厚度為0.1～2毫米；所述箔的厚度為0.5～100微米。

3.如權利要求1所述的一種自支撐納米片鎳基整裝結構催化劑，其特征在于，所述的MO為鋁、鎂、鈣、鈰、鑭、錳、鈦、鋅、鈮氧化物中的至少一種；ZT為鋁、銅、鎳、白銅、不銹鋼、鐵鉻鋁中的一種。

4.如權利要求1所述的一種自支撐納米片鎳基整裝結構催化劑，其特征在于，所述的a范圍為2～17％；b范圍為2～15％。

5.如權利要求1所述ZT載體，其特征在于，材質為碳化硅，其形態為纖維或由該纖維燒結而成的具有三維多孔結構的整體式纖維。

6.如權利要求1中任意一項所述的自支撐納米片鎳基整裝結構催化劑，其特征在于：所述的整裝式催化劑的孔隙率為5～95％。

7.一種自支撐納米片鎳基整裝結構催化劑，其特征在于，通過包括如下步驟制備：

①用水蒸氣或在水熱條件下通過整裝結構載體ZT與水的反應或通過水熱晶化的方式在整裝結構載體ZT上生長AlOOH或/和Al(OH)3納米片，然后進行清洗、干燥和焙燒，制得錨附Al₂O₃納米片的整裝結構載體，記為：Al₂O₃-ZT；

②室溫下，按照[Ni+M(II)]/[M(III)+M(IV)]摩爾比1～5，將二價金屬Ni、至少一種其他二價金屬M(II)和/或至少一種三價金屬M(III)和/或至少一種四價金屬M(IV)的前驅體溶于水中，在攪拌和超聲共同作用下，按照尿素/金屬離子摩爾比2～10，將尿素加入混合水溶液中，再將所得混合溶液移入高壓反應釜內，并將步驟①制得的Al₂O₃-ZT載體浸入其中，于50～250℃下保持3～24h，冷卻后取出，并用去離子水洗滌后烘干，即得到所述的自支撐含鎳水滑石納米片整裝結構催化劑前體；

③將步驟②制得的自支撐含鎳水滑石納米片整裝結構催化劑前體在300～900℃下焙燒0.5～12h，即制得自支撐納米片鎳基整裝結構催化劑，記為aNiO-bMO/Al₂O₃-ZT。

8.根據權利要求6所述的自支撐納米片鎳基整裝結構催化劑制備方法，其特征在于：所用金屬化合物可以是硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物、草酸鹽、乙酸鹽、乙酰丙酮鹽中的一種或多種。

9.一種自支撐納米片鎳基整裝結構催化劑可應用于甲烷轉化制合成氣、合成氣甲烷化制合成天然氣或乙烷氧化脫氫制乙烯反應過程中；其中甲烷轉化制合成氣的反應包括甲烷部分氧化、甲烷二氧化碳重整、甲烷蒸汽重整或甲烷自熱重整。