[發明專利]一種鎳-貴金屬雙金屬氣凝膠催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201810401701.4
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108435207B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 陳霖;黃晴宇;陳鵬;劉偉鋒;張杜超;楊天足
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J37/03;B01J37/08;B01J37/18
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本發明公開了一種鎳?貴金屬雙金屬氣凝膠催化劑及其制備方法，通過溶膠?凝膠法制備Ni?Mg?Al醇凝膠，將該醇凝膠超聲分散至含有一定貴金屬的乙醇溶液中，再將該凝膠?含貴金屬乙醇混合體系進行超臨界干燥處理，最后在空氣氣氛下焙燒獲得。本發明利用Ni、貴金屬不同的還原能力及其與載體材料不同的相互作用，通過貴金屬/Ni比例的變化調節催化劑中活性金屬之間以及金屬?載體的相互作用，使Ni和貴金屬產生優異的協同作用，優化比例下催化活性相比于單金屬催化劑提高5%以上；通過優化貴金屬/Ni質量比例控制了催化劑表面活性物種和還原性能的變化，在提高催化劑表面活性的同時保證了催化劑穩定性。

技術領域

本發明屬于二氧化碳和天然氣催化領域，特別涉及一種鎳-貴金屬雙金屬氣凝膠催化劑及其制備方法。

背景技術

近年來溫室氣體排放量的快速增長導致了全球氣候變暖等嚴重的環境問題，引起了社會各界的極大關注。目前對溫室效應貢獻最大的兩種氣體為CO₂和CH₄。二氧化碳臨氧甲烷重整技術能夠利用這兩種主要的溫室氣體反應制備可用于化學品生產的合成氣，該反應中CO₂-CH₄重整反應所需的熱量能夠高效的直接由放熱的CH₄燃燒（或部分氧化）反應從反應器內部直接供給，因此被認為是一種清潔高效的溫室氣體減排技術 [T.V. Choudhary, etal., Angew. Chem. Int. Ed. 47 (2008) 1828-1847.]。

Ni是二氧化碳臨氧甲烷重整反應最常用的催化活性金屬，具有催化活性高，廉價的特點。但是在重整反應中Ni基催化劑的失活是目前無法進行工業化應用的關鍵難點。貴金屬具有良好的脫氫催化活性和抗積碳能力，一般被認為是比Ni更優越的二氧化碳臨氧甲烷重整反應活性金屬。例如Tomishige等發現在二氧化碳臨氧甲烷重整反應中Pt基催化劑活性大大高于Ni基催化劑活性[Tomishige K, et al., Appl Catal A 2002;233:35-44.]。但是貴金屬的價格高昂，限制了其大規模使用。通過在Ni基催化劑中摻入貴金屬制備雙金屬催化劑能夠在降低貴金屬用量的同時有效提升催化劑的活性和穩定性[MahoneyEG, et al., Journal of CO2 Util 2014, 6:40-44]，但是傳統浸漬法制備的催化劑活性金屬分散度差，性能難以保障。氣凝膠催化劑具有較大的比表面積、孔容和熱穩定性，有利于獲得良好的甲烷重整催化活性 [Yang T, et al., J NI2 Util 2016;16:130-137]。但是氣凝膠催化劑中金屬載體相互作用與其他方法制備的催化劑存在較大差別 [Chen L,et al., Int J Hydrogen Energy 2010;35:8494-8502]，因此其性能并不能簡單參照其他方法制備的催化劑，而可用于二氧化碳臨氧甲烷重整的鎳-貴金屬雙金屬氣凝膠催化劑，目前尚未見到相關的報道。

綜上所述，之前文獻公開的方法既沒有提供可用于二氧化碳臨氧甲烷重整的鎳-貴金屬雙金屬氣凝膠催化劑的制備方法，也沒有闡明影響鎳-貴金屬雙金屬氣凝膠催化性能的主要機理，因此高性能鎳-貴金屬雙金屬氣凝膠催化劑的開發仍有待于通過深入的理論分析和大量實驗進行研究。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有良好二氧化碳臨氧甲烷重整催化性能的鎳-貴金屬雙金屬氣凝膠催化劑及其制備方法。