[發(fā)明專利]一種鉬酸鎳納米催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911424416.5
• 申請(qǐng)日: 2019-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111167465B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈岳松;金奇杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京環(huán)福新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): B01J23/883
• 分類號(hào): B01J23/883;B01J37/10;B82Y40/00;C01B3/32;C01B32/16;C01B32/17;C01G53/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 韓正玉;徐冬濤

本發(fā)明公開(kāi)了一種鉬酸鎳納米催化劑及其制備方法和應(yīng)用，該催化劑是以四水合鉬酸銨、六水合氯化鎳和去離子水為原料，利用超臨界水熱合成法制備成鉬酸鎳催化劑。其中，四水合鉬酸銨和六水合氯化鎳的質(zhì)量比為1.346：1。本發(fā)明的催化劑適用于甲醛重整制氫，具有H₂選擇性高，使用壽命長(zhǎng)，再生簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，且催化劑再生時(shí)可以分離出高附加值的碳納米管。不僅可以將有機(jī)污染物甲醛轉(zhuǎn)化為氫氣，同時(shí)能夠大量制備碳納米管，具有環(huán)境保護(hù)、變廢為寶等社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)保催化和新能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鉬酸鎳納米催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著全球性能源短缺問(wèn)題的日趨嚴(yán)峻，清潔能源的開(kāi)發(fā)與利用迫在眉睫。氫氣作為一種清潔、高效、可再生能源，正受到全球科研工作者的廣泛關(guān)注。商業(yè)制氫的工藝主要有電解水制氫、煤氣化制氫和催化重整制氫三大類，其中催化重整制氫是最具發(fā)展?jié)摿Φ闹茪涔に囍弧Ｄ壳埃呋卣茪涔に嚨臍湓粗饕羌淄椤⒁掖肌⒓状嫉龋@些氫源本身具有一定的能源利用性，其能源轉(zhuǎn)化途徑并不具備附加值增益。因此，開(kāi)發(fā)低品質(zhì)有機(jī)物催化重整制氫技術(shù)具有變廢為寶、高附加值等重大意義。催化劑是催化重整制氫工藝的核心。專利CN20061013084.7公開(kāi)的以過(guò)渡金屬混合氧化物為活性組分，以氧化鋁和氧化鎂為復(fù)合載體的催化劑，具有較高的乙醇轉(zhuǎn)化率，氫氣選擇性達(dá)到60％。專利CN96100965.9A公開(kāi)了一種將汽油轉(zhuǎn)化成富氫氣體的鉑鈀催化劑，其富氫氣體中，氫氣含量為17％，甲烷含量為62％，但其活性組分貴金屬負(fù)載量高，且氫氣選擇性較低。專利CN201910428909.X公開(kāi)了以納米金為催化活性組分、廢舊商用釩鈦催化劑陶瓷作載體的重整制氫催化劑，氫氣選擇性高，但其利用貴金屬作為活性組分，成本較高。專利CN01138906.0A公開(kāi)的以RuO₂為催化活性組分，以稀土元素氧化物為助催化劑的汽油氧化重整制氫催化劑，在820℃條件下氫氣選擇性達(dá)到1.5～1.7mol(H₂+CO)/mol C，其反應(yīng)溫度偏高，能耗較高。專利CN201910668738.8公開(kāi)了一種以廢舊釩鈦脫硝催化劑為原料的重整制氫催化劑，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)廢舊釩鈦脫硝催化劑的無(wú)害化處置，且高附加值資源化制氫，但其反應(yīng)溫度通常需要450℃才能使氫氣選擇性達(dá)到100％，反應(yīng)溫度相對(duì)較高。

目前為止，催化蒸汽重整反應(yīng)存在兩難境地：貴金屬催化劑顯示出高催化效率和出色的抗積碳性能，但價(jià)格昂貴。鎳基催化劑價(jià)格便宜且具有高催化活性，但是在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生碳沉積(焦炭中毒)。因此，解決鎳基催化劑的積碳中毒是重整制氫反應(yīng)成功商業(yè)化的必經(jīng)之路。迄今為止，許多研究人員通過(guò)離子摻雜改性來(lái)減少積碳。但積碳只是受到抑制而沒(méi)有被完全消除，因此它不能從根本上解決問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明創(chuàng)新性地提出以四水合鉬酸銨、六水合氯化鎳和去離子水為原料，利用超臨界水熱合成法制備成鉬酸鎳納米催化劑。本發(fā)明的成功應(yīng)用不僅能夠?qū)崿F(xiàn)甲醛向高附加值氫氣的轉(zhuǎn)化，同時(shí)利用鉬酸鎳的可溶解特性解決鎳基催化劑積碳問(wèn)題，另外超臨界水熱合成法制備出的鉬酸鎳催化劑還具有優(yōu)異的催化選擇性和轉(zhuǎn)化率，徹底實(shí)效地解決甲醛污染和能源短缺問(wèn)題，從而帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和社會(huì)效益。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種鉬酸鎳納米催化劑，該催化劑以四水合鉬酸銨、六水合氯化鎳和去離子水為原料，利用超臨界水熱合成法制備成鉬酸鎳納米催化劑；其中，四水合鉬酸銨和六水合氯化鎳的質(zhì)量比為1～2：1。

本發(fā)明技術(shù)方案中：四水合鉬酸銨和去離子水的質(zhì)量比為1～3：5～10，六水合氯化鎳和去離子水的質(zhì)量比為1～5：3～8。

本發(fā)明技術(shù)方案中：該催化劑是通過(guò)如下方法制備得到：

(1)氯化鎳溶液配制

稱取六水合氯化鎳和去離子水，置于圓柱形開(kāi)口玻璃瓶中，通過(guò)超聲振蕩使其均勻溶解形成氯化鎳溶液，備用；

(2)鉬酸銨溶液配制