[發(fā)明專利]一種用于二氧化碳重整反應的多孔碳框架鎳基催化劑及其制備方法和使用方法

有效

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• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108097255B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設計）人: 余斐;梁巖;韓軍;詹宜秋
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;C01B3/40
• 代理公司: 北京華夏正合知識產權代理事務所(普通合伙) 11017
• 代理人: 陳曉寧;張麗萍

1.一種多孔碳框架鎳基催化劑在甲烷-二氧化碳重整反應中的應用，其特征在于，催化劑為將海藻生物質除雜后，經水熱碳化得到生物碳，而后生物碳加入等體積的含鎳離子的溶液中，經浸漬12~24小時，干燥后得鎳基催化劑前驅體，而后鎳基催化劑前驅體在惰性氣體或還原性氣體下采用碳熱還原法，進而獲得的多孔碳框架鎳基催化劑，所述催化劑是以生物碳為載體，鎳為活性組分；其中鎳的負載量為催化劑質量的5~20%。

2.如權利要求1所述的應用，其特征在于，所述催化劑采用如下步驟制備：步驟一，海藻生物質除雜：將海藻生物質脫水粉碎后，與酸溶液按160～200g：1000ml的比例混合，在溫度為60~90 ℃，轉速為500~1000rpm的條件下回流6 ~18小時，而后用去離子水洗滌過濾混合物直至上清液pH=7，最后取過濾物在100~110 ℃干燥12~24小時后得固體乙；

步驟二，生物碳的制備：將上述步驟一所得固體乙置于水熱反應釜中經水熱碳化反應，而后用去離子水清洗，再在100~110 ℃干燥12~24h即得到生物碳；

步驟三，鎳基催化劑前驅體的制備：將含鎳化合物溶于去離子水中，攪拌至完全溶解得到含鎳0.13～0.39mol/L的溶液甲，而后將生物碳加入與生物碳等體積的溶液甲中，在室溫下浸漬12~24h，在100~110 ℃干燥12~24h，得固體丁；

步驟四，多孔碳框架鎳基催化劑的制備：采用碳熱還原法，將固體丁置于惰性氣體或還原性氣體中，并加熱至800～1000℃后保溫1～3h，隨后自然降溫至室溫，最后得多孔碳框架鎳基催化劑。

3.如權利要求2所述的應用，其特征在于：所述步驟一中所用酸溶液的濃度為0.01~2mol/L，所用的酸為硝酸、乙酸、硫酸、磷酸的水溶液中的任意一種。

4.如權利要求2所述的應用，其特征在于：所述步驟一中所用海藻生物質為藍藻、綠藻、硅藻、衣藻中的任意一種或其混合物。

5.如權利要求2所述的應用，其特征在于：所述步驟二中水熱碳化反應的條件是溫度：150~250 ℃，反應時間：12~24h。

6.如權利要求2所述的應用，其特征在于：所述步驟三中含鎳化合物是六水合硝酸鎳、硫酸鎳、鹵化鎳的任意一種。

7.如權利要求2所述的應用，其特征在于：所述步驟四中惰性氣體是氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣或者它們的混合氣，還原性氣體是氫氣。

8.如權利要求7所述的應用，其特征在于，所述甲烷-二氧化碳重整反應的方法包括以下步驟：所述的催化劑在惰性氣體或還原性氣體氣氛中850- 950℃還原處理1h，還原處理完畢，在反應壓力為10~140KPa，反應溫度700~900℃，空速5~25L/(g ? h)的條件下與甲烷-二氧化碳原料氣發(fā)生重整催化反應，制備含H₂和CO的合成氣。

9.如權利要求8所述的應用，其特征在于：所述甲烷-二氧化碳重整反應中，反應溫度為750~850℃，反應時間為0~800h，且不為0，原料氣按甲烷：二氧化碳=1：1配制，甲烷和二氧化碳的轉化率分別為77~86%和82~88%，合成氣中H₂與CO的體積比為0.88~0.91。