[發明專利]一種復合催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710591775.4
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107252689B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 荊潔穎;張學偉;王世東;李清;馮杰;李文英
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B01J23/78
• 分類號: B01J23/78;B01J20/04;C01B3/40
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

1.一種用于在CO₂吸附強化甲烷水蒸氣重整制氫反應中的復合催化劑，其特征在于：包括吸附組分CaO、活性組分Ni、助劑MgO和惰性組分 Al₂O₃，吸附組分CaO、活性組分Ni、助劑MgO和惰性組分Al₂O₃的物質的量比為1:0.01~0.5: 0.001~0.05:0.05~1；

所述復合催化劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、稱取鎳、鎂、鈣、鋁的前驅體鹽溶解于去離子水中配成混合金屬離子鹽溶液A，溶液A中鈣離子的濃度為0.1~1mol/L，鈣離子與鎳離子、鎂離子、鋁離子物質的量比為1:0.01~0.5.:0.001~0.05:0.1~2；

步驟二、稱取沉淀劑溶解于去離子水中得到溶液B，沉淀劑的濃度為0.1~3mol/L，其中，沉淀劑與鎳離子、鎂離子、鋁離子、鈣離子之和的物質的量比為1:0.1~1.5；

步驟三、將混合金屬離子鹽溶液A在攪拌狀態下升溫至50~150℃，迅速將溶液B加入混合金屬離子鹽溶液A中，在攪拌狀態下反應0.5~3h；

步驟四、將步驟三得到的產物于60~120℃下老化結晶8~20h，離心收集沉淀，并采用去離子水洗滌、抽濾，至濾液呈中性為止；

步驟五、將步驟四所得沉淀物在90~150℃干燥6~24 h，在400~900℃高溫焙燒3~20h得到兼具催化吸附性能的復合催化劑；

所述復合催化劑用于在CO₂吸附強化甲烷水蒸氣重整制氫反應中時，使用前，需在700℃用50mL/min H₂還原1h。

2.根據權利要求1所述的用于在CO₂吸附強化甲烷水蒸氣重整制氫反應中的復合催化劑，其特征在于：所述吸附組分CaO、活性組分Ni、助劑MgO和惰性組分Al₂O₃的物質的量比為1:0.2~0.3:0.01~0.03:0.1~0.2。

3.根據權利要求1所述的用于在CO₂吸附強化甲烷水蒸氣重整制氫反應中的復合催化劑，其特征在于：步驟一中，鎳的前驅體鹽為硝酸鎳、乙酸鎳、硫酸鎳、氯化鎳中的一種，鎂的前驅體鹽為硝酸鎂、乙酸鎂、硫酸鎂、氯化鎂中的一種，鈣的前驅體鹽為硝酸鈣、乙酸鈣、硫酸鈣、氯化鈣中的一種，鋁的前驅體鹽為硝酸鋁、乙酸鋁、硫酸鋁、氯化鋁中的一種。

4.根據權利要求1所述的用于在CO₂吸附強化甲烷水蒸氣重整制氫反應中的復合催化劑，其特征在于：步驟二中，所述的沉淀劑為碳酸鈉、尿素、碳酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或兩種；選取兩種時包括OH^- 和 CO₃ ^2-，且OH^-和CO₃ ^2-的摩爾比為1:2。

5.根據權利要求1所述的用于在CO₂吸附強化甲烷水蒸氣重整制氫反應中的復合催化劑，其特征在于：所述復合催化劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、稱取鎳、鎂、鈣、鋁的前驅體鹽溶解于去離子水中配成混合金屬離子鹽溶液A，溶液A中鈣離子的濃度為0.2~0.4mol/L，鈣離子與鎳離子、鎂離子、鋁離子物質的量比為1:0.2~0.3:0.01~0.03:0.2~0.4；

步驟二、稱取沉淀劑溶解于去離子水中得到溶液B，其中，沉淀劑與鎳離子、鎂離子、鋁離子、鈣離子之和的物質的量比為1:0.5~0.7；溶液B與溶液A的體積比為1:1~1.5；

步驟三、將混合金屬離子鹽溶液A在攪拌狀態下升溫至70~80℃，迅速將溶液B加入混合金屬離子鹽溶液A中，在攪拌狀態下反應1~1.5h；

步驟四、將步驟三得到的產物于96℃下老化結晶10h，離心收集沉淀，并采用去離子水洗滌、抽濾，至濾液呈中性為止；

步驟五、將步驟四所得沉淀物在100~120℃干燥10-15h，在700~800 ℃高溫焙燒8~10h得到兼具催化吸附性能的復合催化劑。