[發明專利]一種含鎳介孔催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201611034619.X
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106732608A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 任軍;韓亞紅;劉樹森;朱繼宇;靳永勇;李忠;王婧;史瑞娜;孫偉
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;C10L3/08
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙)14100
• 代理人: 張彩琴

技術領域

本發明涉及焦爐煤氣及煤制取合成天然氣催化劑的制備及應用的技術領域，具體是一種含鎳介孔催化劑的制備方法。

背景技術

天然氣是一種高熱值的清潔燃料，燃燒時不會產生硫化物，氮化物等污染型氣體，而且供應穩定，儲存安全。中國是富煤、貧油、少氣的資源分布狀況，天然氣資源極其貧乏，面對天然氣消費規模的快速增長，其無法滿足國家對清潔性能源的需求。因此，天然氣的供應矛盾突出，用焦爐氣或煤甲烷化制取天然氣是一個新的方法，它不僅可以有效地利用資源，又可以減少環境污染，同時也保障了運輸的安全性，是目前生產清潔能源的有效途徑之一。由于Al₂O₃具有高比表面積、酸性、價格便宜等特點，從而被廣泛應用于催化技術領域。CN103480375A以三氧化二鋁作為載體，采用共沉淀的方法制備鎳催化劑，需要外加沉淀劑，增加了成本，工藝繁瑣，不適合廣泛應用于催化領域。CN102513115A采用浸漬的方法負載鎳，不能確保鎳分散的均一性，進而不能達到理想的催化活性。

發明內容

本發明為了解決目前鎳催化劑存在的諸多問題，提供了一種含鎳介孔催化劑的制備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種含鎳介孔催化劑的制備方法，包括如下步驟：

將鋁酸鈉溶解于CTAB溶液中，硝酸鎳溶液、硝酸鎂溶液以及硝酸鈷溶液三種溶液混合后滴加至鋁酸鈉與CTAB的混合溶液中，滴加完畢后使得溶液中的鋁酸鈉與CTAB的摩爾比為13:1；然后繼續攪拌4小時，然后采用抽濾方式洗滌去除模板劑CTAB，獲得藍色固體；后將藍色固體研磨成粉末，置于惰性氣體環境下，升溫至450±5℃，保溫焙燒2小時，獲得含鎳介孔催化劑，催化劑中氧化鎳、氧化鎂及氧化鈷的質量分數分別為40％、3％、3％。

經過本發明制備方法的處理，催化劑中成分包括三氧化二鋁、氧化鎳、氧化鎂及氧化鈷。當催化劑中氧化鎳、氧化鎂及氧化鈷的質量分數分別為40％、3％、3％時，剩余54％即為三氧化二鋁。

優選的，升溫時的升溫速率不高于5℃/min。若升溫過快容易導致催化劑結構坍塌。

具體應用時，所述抽濾方式洗滌去除模板劑CTAB是在抽濾過程中用去離子水洗滌三次、乙醇洗滌三次。

進一步，保溫焙燒是在管式爐內實現的。

本發明與背景技術相比具有明顯的優勢，催化劑是以氧化鋁為載體，以氧化鎳為主要活性組分，以氧化鎂和氧化鈷作為助劑，采用硝酸鹽與鋁酸鈉共沉淀的方法制備出催化劑前驅體，然后經過高溫焙燒，催化劑中各組分分散均勻，提高了活性組分鎳的分散度；形成的規則孔道增大了催化劑的比表面積，使得活性位點與原料氣充分接觸并快速發生甲烷化；加入助劑氧化鎂和氧化鈷提高了催化劑在高溫反應的環境中抗燒結，抑制積炭的性能，同時也提高了選擇性。該催化劑具有良好的低溫活性，200度時即可起活，CO轉化率在230度時即可達98％，CH₄選擇性大于96％，而且制備方法簡單快捷、不需加入堿性物質作為沉淀劑，易于操作、產物穩定性能好，可廣泛應用于甲烷化，是十分理想的耐燒結金屬甲烷化催化劑的制備方法。

為了更進一步的證明本發明的技術方案，發明人將實施例1中制備獲得的催化劑在氫氣和一氧化碳(體積比3:1)的混合反應氣體中的進行活性評價，評價結果如下表：