[發明專利]一種KOH改性的高效低載量乙酸重整制氫鎳基催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201811601211.5
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109529855A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 章展銘;胡勛;張麗君;孫愷;賈鵬;高志然;徐晴
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: B01J23/78
• 分類號: B01J23/78;B01J37/02;B01J37/08;B01J37/18;C01B3/32
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 高強

本發明涉及一種KOH改性的高效低載量乙酸重整制氫鎳基催化劑及其制備方法。所述催化劑材料的質量百分比組成：鎳(Ni)1%，氫氧化鉀（KOH）1~10%。該催化劑的載體采用的是γ?Al₂O₃。本發明采用氫氧化處理催化劑載體，使催化劑載體酸堿性位發生變化，再通過浸漬微量的鎳，使其達到較高的乙酸蒸汽重整效率。其乙酸重整的氫氣產率可以到達80%，這是未經氫氧化鉀處理的鎳基催化劑在鎳的負載量是20%時，才能達到的重整效率。因此，通過氫氧化鉀的處理能夠大大提高催化劑的重整效率，降低催化劑的成本。

技術領域

本發明涉及一種高乙酸重整效率KOH改性的低負載量鎳基催化劑的制備方法，屬于催化劑制備技術及多相催化技術領域。

背景技術

氫能是一種理想的新能源，具有資源豐富，燃燒熱值高，適用范圍廣的特點。化石燃料制氫是一種被廣泛應用的傳統制氫方法，但化石燃料作為不是可再生能源，并且制氫過程會排放出二氧化碳等溫室氣體，其將加劇能源危機和環境污染。因此，利用可再生的、環境友好型的能源來制取氫氣引起了大家廣泛的興趣。生物質是一種可再生能源，可以裂解制取生物油。生物油再通過蒸汽重整的方法制備氫氣。該方法安全。而生物油中的主要成分為乙酸，因此乙酸常被選為模型化合物進行蒸汽重整制氫。但是要達到比較高的催化效率，催化劑在這個過程中扮演著至關重要的角色。

鎳系的催化劑是乙酸蒸汽重整中應用較為普遍的催化劑。通常，鎳的負載量要達到20%催化活性才能達到最佳（氫氣產率可達到80%）；高載量的鎳基催化劑在乙酸重整反應中易導致催化劑的粉化和失活，氫氣的產率較低；較低負載量的鎳基催化劑一般是沒有催化活性的，這主要是由于在催化劑中只有活性金屬鎳能夠斷裂C-C鍵，要有足夠的活性金屬才能促進重整反應的進行。此外，KOH常被用做生物質氣化，例如：斷裂C-C鍵。因此，KOH改性過的催化劑理論上也能促進C-C鍵的斷裂，進而促進乙酸水蒸汽重整制氫效率。因此為解決這一問題，本發明采用KOH對鎳基催化劑進行改性，制得高效低載量乙酸重整制氫鎳基催化劑。改制備方法工藝簡單便于工業化生產，具有重要的研究和實際應用價值。

發明內容

本發明的目的在于采用氫氧化處理催化劑載體，使催化劑載體酸堿性位發生變化，再通過浸漬微量的鎳，使其達到較高的乙酸蒸汽重整制氫效率。提供一種KOH改性的鎳基催化劑，使其達到高效低載量的乙酸重整效率；本發明的另一目的是提供上述催化劑材料的制備方法。

本發明是通過以下措施來實現：

本發明的一種高乙酸重整效率KOH改性的低負載量鎳基催化劑，是由以下質量百分比組的材料組成：，γ-Al₂O₃載體，1% 鎳(Ni)，1~10% 氫氧化鉀（KOH）；最佳氫氧化鉀（KOH）負載量為5%。

一種KOH改性的高效低載量乙酸重整制氫鎳基催化劑是通過以下制備方法來實現的，其步驟為：

（1）將工業氧化鋁先用蒸餾水多次清洗后，放入105℃烘箱內烘干、待用；

（2）將一定量的氫氧化鉀溶于蒸餾水中，運用等量浸漬法對氧化鋁載體進行KOH改性后，放入105℃的烘箱內烘干，KOH的浸漬量為1%，3%，5%，7%，10%；

（3）稱量一定量的六水合硝酸鎳溶于蒸餾水中，利用等量浸漬法浸漬1% Ni，浸漬后放入105℃的烘箱內烘干；

（4）將烘干后的催化劑放入馬弗爐內，于600℃焙燒4 h，制得NiO/Al₂O₃負載型催化劑，用氫氣（H₂）60 mL/min還原催化劑1 h后，于600℃進行乙酸重整實驗，其中，乙酸水溶液（水與乙酸的摩爾比為10:1）的流速為0.12 mL/min，載氣為60 mL/min的氮氣。