[發明專利]一種催化甲烷直接轉化制氫的方法及其催化劑和制備方法

有效

• 申請號: 201911349323.0
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN111097497B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 周繼承;余柳麗;周念;王婕
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: B01J29/48
• 分類號: B01J29/48;B01J37/02;B01J37/08;C01B3/26
• 代理公司: 長沙歐諾專利代理事務所(普通合伙) 43234
• 代理人: 歐穎;張文君

1.一種催化甲烷直接轉化制氫的方法，所述方法包括使用一種復合催化劑以及在微波輻照下無氧催化甲烷直接轉化制氫，所述復合催化劑為NiCoMg/(Mo₂C/SiC)-ZSM-5催化劑，即所述催化劑包括Mo₂C、SiC、ZSM-5分子篩以及金屬Ni、Co和Mg。

2.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述催化甲烷直接轉化制氫的方法中反應溫度為600℃～800℃，且該催化反應在無氧條件下發生。

3.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述催化甲烷直接轉化制氫的方法中反應壓力為0.1～0.2MPa。

4.根據權利要求1～3中任意一項所述方法，其特征在于，所述催化劑中ZSM-5分子篩的質量占整個復合催化劑質量的10～25wt％。

5.一種催化甲烷直接轉化制氫的催化劑的制備方法，其特征在于，所述催化劑為一種復合催化劑，所述復合催化劑為NiCoMg/(Mo₂C/SiC)-ZSM-5催化劑，即所述催化劑包括Mo₂C、SiC、ZSM-5分子篩以及金屬Ni、Co和Mg；所述制備方法包括：先制備MoO₃/SiC，再制備NiCoMg/(MoO₃/SiC)-ZSM-5前驅體，最后在微波加熱條件下通入甲烷將所述前驅體碳化得到所述復合催化劑NiCoMg/(Mo₂C/SiC)-ZSM-5。

6.根據權利要求5所述制備方法，其特征在于，所述催化劑中ZSM-5分子篩的質量占整個復合催化劑質量的50wt％以內。

7.根據權利要求6所述制備方法，其特征在于，所述催化劑中ZSM-5分子篩的質量占整個復合催化劑質量的10～25wt％。

8.根據權利要求7所述制備方法，其特征在于，制備MoO₃/SiC的步驟包括使用分散在溶劑中的SiC載體和仲鉬酸銨在酸性條件下浸漬、干燥和焙燒后得到；制備NiCoMg/(MoO₃/SiC)-ZSM-5前驅體的步驟包括先使得MoO₃/SiC和ZSM-5混勻得到混合物，再加入金屬鎳、鈷和鎂的鹽溶液浸漬該混合物，再經干燥和焙燒得到所述前驅體；而由前驅體制備所述復合催化劑的過程中，微波加熱前驅體的溫度至600～900℃。

9.根據權利要求8所述制備方法，其特征在于，制備MoO₃/SiC時，分散SiC載體的溶劑為無水乙醇，制備MoO₃/SiC的步驟包括使用檸檬酸調節pH到3～4.5之間浸漬，制備MoO₃/SiC的步驟中的焙燒溫度為400～600℃，焙燒時間為2小時以上；制備NiCoMg/(MoO₃/SiC)-ZSM-5前驅體的步驟中的焙燒溫度為400～600℃，焙燒時間為2小時以上；而前驅體碳化制備所述復合催化劑的時間為0.5～6h。

10.根據權利要求8所述制備方法，其特征在于，金屬鎳、鈷和鎂的鹽溶液選自其硝酸鹽、硫酸鹽和鹵素鹽。