[發(fā)明專利]一種氧化鈣改性的凹凸棒石負(fù)載的鎳-銅催化劑及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810030416.6
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108187683A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳明強;周中山;王一雙;梁添;李曉靜;楊忠連;陳明功
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類號: B01J23/78
• 分類號: B01J23/78;C01B3/02
• 代理公司: 合肥市上嘉專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34125
• 代理人: 姜玲燕

本發(fā)明公開了一種氧化鈣改性的凹凸棒石負(fù)載的鎳?銅催化劑，成分包括凹凸棒石粘土、氧化鈣、鎳和銅；所述氧化鈣為改性劑，所述氧化鈣負(fù)載在所述凹凸棒石粘土上形成氧化鈣改性的凹凸棒石粘土載體，所述鎳和銅為活性成分，所述鎳和銅負(fù)載在所述氧化鈣改性的凹凸棒石粘土載體上。本發(fā)明氧化鈣改性的凹凸棒石負(fù)載的鎳?銅催化劑應(yīng)用在臨氧催化重整生物油及其模型物制氫中時，能夠?qū)崿F(xiàn)原料的轉(zhuǎn)化率≥95％，氫氣產(chǎn)率≥90％，氫氣選擇性≥93％，具有反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率高、氫氣產(chǎn)率高、穩(wěn)定性好、價格低廉等優(yōu)點，滿足生物油臨氧催化重整制氫的工業(yè)化要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化劑領(lǐng)域，具體地說涉及一種氧化鈣改性的凹凸棒石負(fù)載的鎳-銅催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

氫能是一種高能效、低污染的清潔能源，被視為最具潛力的新能源之一。可被應(yīng)用于合成氨、燃料電池發(fā)電、石油精煉等工藝中。尤其是作為燃料電池的用途越來越受重視。目前的制氫方法主要是以煤、石油和天然氣等化石燃料為原料。但是化石燃料不可再生，并且對環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。

生物質(zhì)是一種可再生能源，具有長期穩(wěn)定的可依賴性,并且由其制氫可大幅度降低二氧化硫和氮氧化物的排放，對環(huán)境友好。生物質(zhì)氣化或熱裂解過程中會產(chǎn)生一種可溶于水的液體部分，被稱為生物油，主要包含一些含氧有機化合物，不易直接用作燃料。通過生物油臨氧催化重整制取氫氣，可以提高生物質(zhì)的利用率、增加制氫原料的多樣性。

由于生物油具有一定的黏度和酸性，且催化重整制氫主要發(fā)生在400℃～800℃條件下，所以為了提高生物油臨氧催化重整制氫的效率，催化劑的選擇就變成了關(guān)鍵問題。因此選擇具有大比表面積和孔容、具有水熱穩(wěn)定性、廉價易得的物質(zhì)作為載體，負(fù)載較低溫度下對碳-碳鍵、碳-氧鍵和碳-氫鍵具有強斷裂能力、對水汽變換反應(yīng)有強選擇性的活性雙金屬復(fù)合物，增加催化劑的抗燒結(jié)能力和抗積炭能力，是解決重整催化劑的失活問題的關(guān)鍵因素。另外，催化劑載體的酸性位點會導(dǎo)致催化劑結(jié)焦鈍化，進(jìn)一步使催化劑失活。堿性氧化物的加入可以改性載體的酸性位點，加強活性金屬與載體的相互作用，增加催化劑的使用壽命。

目前有一種凹凸棒石負(fù)載的鎳基催化劑，當(dāng)其在高溫蒸汽重整過程中易發(fā)生活性金屬鎳的燒結(jié)，同時當(dāng)單金屬鎳作為催化劑的活性成分時，在催化劑的活性位點和載體的酸性位點容易形成積炭而產(chǎn)生結(jié)焦。以上幾種情況均會導(dǎo)致催化劑的明顯失活。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種活性高、選擇性高、制備方法簡單、價格低廉的氧化鈣改性的凹凸棒石負(fù)載的鎳-銅催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種氧化鈣改性的凹凸棒石負(fù)載的鎳-銅催化劑，成分包括凹凸棒石粘土、氧化鈣、鎳和銅；所述氧化鈣為改性劑，所述氧化鈣負(fù)載在所述凹凸棒石粘土上形成氧化鈣改性的凹凸棒石粘土載體，所述鎳和銅為活性成分，所述鎳和銅負(fù)載在所述氧化鈣改性的凹凸棒石粘土載體上。

進(jìn)一步地，所述鎳的含量為5～20wt.％，所述銅的含量為5～20wt.％，所述氧化鈣的含量為5～15wt.％。在實施本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，活性成分含量低于此范圍，會導(dǎo)致催化劑的活性位點不足，對反應(yīng)催化效率低；而活性組分過高于此范圍，會導(dǎo)致其在載體表面團聚，降低活性位點；Ni和Cu的含量高或低于此范圍，都不利于Ni-Cu合金在催化劑中的形成，無法起到抗燒結(jié)的作用；氧化鈣含量低于此范圍無法改性凹凸棒石載體的酸性位點；而氧化鈣含量高于此范圍，會堵塞凹凸棒石載體的孔道，阻礙活性成分的負(fù)載，降低催化劑的催化性能。

進(jìn)一步地，通過將鈣的前驅(qū)體鹽采用化學(xué)沉淀法負(fù)載在凹凸棒石粘土上后，經(jīng)煅燒制成所述氧化鈣改性的凹凸棒石粘土載體。這種操作方式能改變凹凸棒石黏土的酸性，提高催化劑的抗積碳性能。

進(jìn)一步地，所述鎳和銅通過化學(xué)共沉淀法負(fù)載在所述氧化鈣改性的凹凸棒石粘土載體上。這種操作方式簡便易實施，且能提高活性組分與載體的相互作用并能提高催化劑的金屬分散度。