[發(fā)明專利]雙金屬合金在抗積碳甲烷水汽重整催化劑中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010829115.7
• 申請(qǐng)日: 2020-08-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111841550B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柯昌明;林子敬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/755
• 分類號(hào): B01J23/755;B01J23/42;B01J23/825;B01J23/80;C01B3/40
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于抗積碳的甲烷水汽重整催化劑的雙金屬合金，所述雙金屬合金由兩種金屬組成，通式為A_xB_y，其中，A為Fe、Co、Ni中的一種，B為Ga、Zn、Sn中的一種；xy滿足3y≥x≥y；本發(fā)明還涉及上述的雙金屬合金在抗積碳甲烷水汽重整催化劑中的應(yīng)用。本發(fā)明的有益之處在于：使用Fe、Co、Ni和Ga、Sn、Zn合金作為甲烷水汽重整催化劑，其價(jià)格低廉；Fe、Co、Ni和Ga、Sn、Zn存在大量穩(wěn)定合金相，合成方法簡(jiǎn)單；合金表面活化位點(diǎn)對(duì)碳氧吸附能力適中，具有較高的甲烷水汽重整活性；由于合金表面對(duì)碳吸附能力強(qiáng)的位點(diǎn)和吸附弱的位點(diǎn)交替出現(xiàn)，表面碳原子分散于催化劑表面，具有良好的抗積碳性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙金屬合金，具體涉及雙金屬合金在抗積碳甲烷水汽重整催化劑中的應(yīng)用，屬于抗積碳甲烷水汽重整催化劑技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，世界能源稀缺，氫氣是重要的綠色新能源，而甲烷水汽重整作為一種經(jīng)濟(jì)、高效的制氫方法越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的關(guān)注。例如，文獻(xiàn)Journal of Catalysis,1993,144(1):38-49中，J.R.Rostrup-Nielsen和J-H.Bak Hansen通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，Ni具有較高的甲烷水汽重整活性，但表面極易積碳；貴金屬Pt和Pd具有較好的甲烷水汽重整活性，且可以抗積碳。然而，貴金屬的價(jià)格限制了其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。因此，尋找廉價(jià)且抗積碳的高效甲烷水汽重整催化劑具有十分重大的意義。

另外，在文獻(xiàn)Journal of Power Sources 242(2013)762-767中，P.Zuo et al.提出了使用催化劑表面C*和C*結(jié)合形成C₂*分子的活化能判斷催化劑的抗積碳性能，并成功地通過(guò)密度泛函理論計(jì)算說(shuō)明了NiAu、NiAg和NiCu合金具有抗積碳的能力；然而，他們忽略了NiAu中包含貴金屬，價(jià)格昂貴，及NiAg和NiCu合金相無(wú)法穩(wěn)定存在的事實(shí)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有催化劑存在的問(wèn)題，使用(Fe、Co、Ni)和(Ga、Zn、Sn)組成的雙金屬合金催化甲烷水汽重整，使催化劑具有高活性、廉價(jià)、抗積碳的特性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種用于抗積碳的甲烷水汽重整催化劑的雙金屬合金，所述雙金屬合金由兩種金屬組成，通式為A_xB_y，

其中，A為Fe、Co、Ni中的一種，B為Ga、Zn、Sn中的一種。

優(yōu)選的、所述雙金屬合金A_xB_y中xy滿足3y≥x≥y。

一種催化劑，以權(quán)利上述雙金屬合金為主要活性物質(zhì)。

雙金屬合金在抗積碳甲烷水汽重整催化劑中的應(yīng)用。

本發(fā)明的有益之處在于：

(1)本發(fā)明使用(Fe、Co、Ni)和(Ga、Sn、Zn)合金作為甲烷水汽重整催化劑，其價(jià)格低廉；

(2)(Fe、Co、Ni)和(Ga、Sn、Zn)存在大量穩(wěn)定合金相，合成方法簡(jiǎn)單；

(3)合金表面活化位點(diǎn)對(duì)碳氧吸附能力適中，具有較高的甲烷水汽重整活性；

(4)由于合金表面對(duì)碳吸附能力強(qiáng)的位點(diǎn)和吸附弱的位點(diǎn)交替出現(xiàn)，表面碳原子分散于催化劑表面，具有良好的抗積碳性能。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中雙金屬合金活性分布示意圖；

圖2是積碳和抗積碳催化劑表面碳吸附位點(diǎn)分布示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。