[發明專利]一種鎳/氧化鑭催化劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110262555.3
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113019383A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 宋煥玲;丑凌軍;谷婷婷;趙華華;劉寶華;趙軍;楊建;閆亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J35/00;B01J37/03;C01B3/40
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹

本發明公開了一種鎳/氧化鑭催化劑及其制備方法與應用。所述制備方法包括：使包含沉淀劑、鎳鹽、鑭鹽和溶劑的混合反應體系進行并流共沉淀反應，獲得催化劑前驅體；以及，對所述催化劑前驅體進行焙燒處理，獲得鎳/氧化鑭催化劑。本發明催化劑的制備在較窄的pH值范圍內(7.5～8.5)，進行Ni、La的同時沉淀，保證Ni在載體中的高度均勻分散，制備步驟簡單，制備過程綠色、節能，并且所獲鎳/氧化鑭催化劑具有較高的活性和催化效率，其在用于甲烷二氧化碳干重整反應中時，顯著抑制了積碳的生成，且甲烷和二氧化碳轉化率都很高。

技術領域

本發明屬于多相催化技術領域，涉及一種鎳/氧化鑭催化劑及其制備方法與應用，尤其涉及一種鎳/氧化鑭催化劑及其制備方法，以及該催化劑于甲烷二氧化碳干重整反應中的用途。

背景技術

由氫氣和一氧化碳構成的合成氣是費托合成液體烴類燃料的原料，廣泛用于生產烯烴、甲醇和二甲醚等，同時可用作羰化和氫甲酰化反應合成含氧、含氮等化學品的基本原料，用途越來越大。工業上合成氣的來源主要有兩個渠道，煤和天然氣，后者是通過甲烷水蒸汽重整反應(SRM)來獲取合成氣。為了更好的利用天然氣這種清潔能源以及降低過程的能耗，長期以來，甲烷部分氧化(POM)、甲烷-二氧化碳干重整(DRM)以及甲烷自熱重整(ATM)制合成氣得到深入研究。其中DRM過程，兩種反應物同為溫室氣體又是自然界大量存在的廉價碳資源，因而備受關注。

甲烷二氧化碳干重整反應所用的催化劑有貴金屬類(Ru、Rh、Pt、Pd等)和非貴金屬類(Ni、Co、Cu等)；雖然貴金屬催化劑表現出活性高、穩定性好的優勢，但資源稀缺，價格高，工業上難以大量使用。非貴金屬中以Ni為活性組分的催化劑受到青睞，原因在于其具有較高的初始活性和價格相對低廉，但由于Ni活性組分在高溫下的燒結和催化劑積碳導致活性下降的問題成為影響其工業應用的瓶頸。

為了解決這些問題，采取了多種手段和策略，歸納起來看，不外乎兩方面：1)抑制Ni在反應過程中的聚集；2)從催化劑載體或助劑加以改善，通過調整酸堿性抑制積碳或調整孔結構提高Ni的分散以及容碳能力。例如，應用孔道限域效應穩定Ni的尺寸(Significant roles of mesostructure and basic modifier for ordered mesoporousNi/CaO-Al₂O₃ catalyst towards CO₂ reforming ofCH₄，Catalysis ScienceTechnology，2014，4，1759-1770)；利用金屬-載體強相互作用形成單原子催化劑(Atomically dispersed nickel as coke-resistant active sites for methane dryreforming，Nature Communications 2019，10(1)，5181)等。