[發明專利]一種鈰改性氧化鑭催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710835034.6
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107790120B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 鞏金龍;曾亮;趙志堅;李昕煜;趙九冰;桑思爾;陳賽
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J23/83;C01B3/40
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

本發明屬于稀土元素助劑改性氧化鑭催化劑，公開了一種鈰改性氧化鑭催化劑及其制備方法和應用，該催化劑為氧化鈰納米顆粒均勻分散在氧化鑭載體表面，Ce/La化學計量比例為0.10～0.20；制備方法為取六水合硝酸鈰完全溶解于去離子水中，所得溶液將六方型碳酸氧鑭載體濕法浸漬；所得樣品旋轉蒸發后進行減壓蒸餾至溶劑完全蒸干，之后烘干至干燥，經研磨后焙燒；該催化劑可應用于制備鈰改性鎳負載氧化鑭催化劑。本發明論證了鈰助劑對于氧化鑭表面的促進作用，通過調控CO₂在氧化鑭表面的吸附及活化過程，可用于甲烷干氣重整制備合成氣過程中參與消除積碳，提升了消除積碳反應這一速控步驟的反應速率，進而提高催化劑的活性及穩定性。

技術領域

本發明屬于稀土元素助劑改性氧化鑭催化劑技術領域，具體的說，是涉及一種鈰助劑改性氧化鑭催化劑的制備方法和應用，可以有效調控CO₂在氧化鑭表面吸附及活化過程。

背景技術

氧化鑭是一種具有較強堿性的常見稀土元素氧化物，通常作為載體或助劑用于促進CO₂的吸附及活化。通常，CO₂會吸附在La₂O₃的表面，并與La₂O₃反應形成La₂O₂CO₃，形成的La₂O₂CO₃物種能夠和積碳反應進而提升催化劑的穩定性。另外，La₂O₂CO₃具有甲烷氧化偶聯(OCM)的活性，甲烷能夠在La₂O₂CO₃表面進行吸附和解離。La₂O₂CO₃具有三種晶型，分別包括四方型(I型)、單斜型(Ia型)及六方型(II型)。伴隨著處理溫度的上升，La₂O₂CO₃晶相結構將發生轉變。由I-La₂O₂CO₃向Ia-La₂O₂CO₃的轉變相對較容易發生，因此將Ia-La₂O₂CO₃視為I-La₂O₂CO₃的單斜變體。當溫度在600℃以下時，由Ia-La₂O₂CO₃向II-La₂O₂CO₃的轉變過程較為緩慢；同時，II-La₂O₂CO₃將在750℃左右發生分解，形成La₂O₃。碳酸根的結構取向與La₂O₂CO₃晶相結構緊密相關，二者均會對催化性能產生影響。研究表明，將ZnO與La₂O₂CO₃混合可以增強La₂O₂CO₃材料的堿性。此外，通過對La₂O₃進行元素摻雜，可以調節CH₄在La₂O₃上的活化和解離，進而影響OCM反應活性。