[發(fā)明專利]一種用于甲醇水蒸氣重整制氫的Cu催化劑及其制備方法和應(yīng)用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110467291.5 | 申請日： | 2021-04-28 |
| 公開（公告）號： | CN113145127B | 公開（公告）日： | 2023-10-17 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 江志東;吳浩飛;馬紫峰 | 申請（專利權(quán)）人： | 上海交通大學(xué) |
| 主分類號： | B01J23/889 | 分類號： | B01J23/889;C01B3/32 |
| 代理公司： | 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225 | 代理人： | 蔣亮珠 |
| 地址： | 200240 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 用于 甲醇 水蒸氣 重整 cu 催化劑 及其 制備 方法 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明涉及一種用于甲醇水蒸氣重整制氫的Cu催化劑及其制備方法和應(yīng)用，該催化劑包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)組成：CuO 25％?35％、Al2O3 60％?75％，MOx 0.1％?15％，其中M為Co、Mn、Zr中的一種或幾種，并且催化劑具有面心立方的尖晶石結(jié)構(gòu)，可用于甲醇水蒸氣重整制氫反應(yīng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有催化性能高和穩(wěn)定性好等優(yōu)點。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域，催化劑是由Cu、Al為主，添加Co、Mn、Zr中的一種或幾種為助劑的混合氧化物組成。
背景技術(shù)
在當(dāng)今社會能源問題和環(huán)境污染問題日益嚴(yán)峻的背景下，氫氣作為綠色環(huán)保的新能源，被認(rèn)為是最有希望替代化石燃料的能源之一，近年來得到了廣泛的研究。
氫氣作為二次能源，并不能夠直接從自然環(huán)境中開發(fā)利用。氫氣的制取方法包括電解水制氫、化石燃料制氫、氨分解制氫和生物質(zhì)制氫等。近年來，甲醇轉(zhuǎn)化制氫由于成本低、存儲和運(yùn)輸方便、反應(yīng)條件溫和和副產(chǎn)物少等優(yōu)勢得到了廣泛應(yīng)用。甲醇制氫技術(shù)主要包括甲醇部分氧化制氫、甲醇水蒸氣重整制氫和甲醇自熱重整制氫。
催化劑是甲醇制氫技術(shù)的一個核心內(nèi)容。對于催化劑的研發(fā)和應(yīng)用，主要包括了非貴金屬催化劑和貴金屬催化劑兩種體系。其中貴金屬催化劑在甲醇制氫反應(yīng)用表現(xiàn)出了高催化活性和優(yōu)異的穩(wěn)定性，但由于價格昂貴，貴金屬催化劑的發(fā)展受到了限制。非貴金屬催化劑體系中，銅基催化劑的研究最多、應(yīng)用最廣，在應(yīng)用中表現(xiàn)出了較好的催化活性和選擇性，并且價格低廉。據(jù)研究報道，銅基催化劑中，具有尖晶石結(jié)構(gòu)的催化劑經(jīng)過H2的預(yù)還原，在反應(yīng)中表現(xiàn)出良好的催化性能[Appl.Catal.B:Environ.,2011,106,650-656]。
雖然尖晶石結(jié)構(gòu)的催化劑在甲醇制氫反應(yīng)中表現(xiàn)出較好的催化性能，但是穩(wěn)定性還未滿足工業(yè)化的需求。由于銅的塔曼溫度較低，銅基催化劑在反應(yīng)過程中會逐漸團(tuán)聚，使晶粒逐漸長大，最終導(dǎo)致催化劑的失活。因此，亟待尋求一種活性高、穩(wěn)定性好、價格低廉并且易于工業(yè)化的催化劑。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種活性高、穩(wěn)定性好、價格低廉的用于甲醇水蒸氣重整制氫的Cu催化劑及其制備方法和應(yīng)用。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種用于甲醇水蒸氣重整制氫的Cu催化劑，該催化劑包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)組成：CuO 25％-35％、Al2O3 60％-75％，MOx0.1％-15％，其中M為Co、Mn、Zr中的一種或幾種，x為1-3，并且催化劑具有面心立方的尖晶石結(jié)構(gòu)。
一種用于甲醇水蒸氣重整制氫的Cu催化劑的制備方法，包括以下步驟：
步驟1：將Cu、Al、M的可溶性前驅(qū)物共溶于乙醇水溶液中，配制成0.1-1.0mol·L-1的溶液；
步驟2：稱取摩爾數(shù)為(1-1.3)∑niXi的沉淀劑，其中ni為金屬離子的摩爾數(shù)，Xi為金屬離子的化合價，溶于乙醇水溶液中，配制成同步驟1具有相同體積的溶液；
步驟3：將步驟1、2所得的溶液勻速打入反應(yīng)器中，并劇烈攪拌，50-80℃恒溫老化2-4h后過濾，濾餅在100-120℃下烘干，壓片，研磨過篩，過40-60目篩粉末置于馬弗爐中600-1000℃焙燒0-6h，優(yōu)選1-3h，即得催化劑。
上述催化劑的共沉淀合成方法也可由其他合成方法替代。所述的其他合成方法選自尿素法、水熱合成法、機(jī)械化學(xué)法以及溶液燃燒合成法。
Al的前驅(qū)體為氯化鋁、硝酸鋁、擬薄水鋁石、γ-Al2O3中的一種或幾種。
Al的前驅(qū)體為擬薄水鋁石或γ-Al2O3時，預(yù)先將該前驅(qū)體投入乙醇水溶液中。
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