[發明專利]一種復合催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110724226.6
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113441128A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 應浩;任菊榮;孫云娟;徐衛;尹航;許玉
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: B01J23/04
• 分類號: B01J23/04;C01B3/22
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐循文

一種復合催化劑及其制備方法和應用，取白云石礦石，放入馬弗爐中高溫下煅燒，然后取白云石粉碎成粉末；將經過預處理的白云石粉末與KOH溶液混合，在水浴中攪拌，靜置浸漬，浸漬完畢后將所得的產物在烘箱內干燥，然后煅燒；將煅燒完畢的產物置于干燥器內冷卻至室溫；將上步得到的粉末進行研磨并篩分，得到復合催化劑。本發明制得的復合催化劑廉價易得，制備簡單，催化活性好，產氣中H₂體積分數高、產氫效果好、抗燒結和抗積碳能力強。

技術領域

本發明涉及一種催化劑及其制備方法，尤其涉及生物質氣化制備富氫合成氣的復合催化劑及其制備方法。

背景技術

能源是社會發展的必要條件，隨著社會進步和工業的飛速發展，能源短缺和環境污染的問題也隨之而來。積極調整能源結構，尋求可持續發展道路，減少化石能源的依賴，開發和利用可再生能源成為解決溫室氣體排放、緩解氣候惡化和保障能源安全的重要手段。

氫能是一種清潔環保的二次能源，燃燒熱值高、產物清潔且適用范圍廣，可用于燃料電池，同時可以合成其他化學品，從而實現新能源的高效利用。目前的制氫方式包括傳統化石能源制氫、電解水制氫等。傳統化石能源制氫技術的高能耗、高污染和大量溫室氣體的排放問題，使得氫能未能實現全過程的可再生和清潔化；生物質氣化制氫技術因其清潔可再生、高效環保、技術先進和可規?；瘧玫玫綇V泛研究。

生物質氣化制備富氫合成氣是指生物質在氣化劑的作用下高溫發生熱化學轉化從而生成以H₂、CO為主要成分的富氫合成氣的過程。在此過程中，副產物焦油的形成會堵塞管道、污染設備并造成合成氣質量下降從而增加凈化成本。引入催化劑是促使焦油裂解、提高氣體產率和改善合成氣的有效措施。目前用于生物質氣化的催化劑主要有以白云石為代表的天然礦物催化劑、鎳基催化劑和堿及堿金屬催化劑，但單一催化劑存在自身局限性，對于氫氣體積分數的提升效果有限，需要性能更好的催化劑來解決上述問題。實驗室自制復合催化劑與未添加催化劑相比，氫氣體積分數最高提升14.97％，產氫率可以提高62.32g/kg，與白云石催化劑相比，產氫率最高提升36.76g/kg，實現了對白云石催化劑的改性，與KOH催化劑相比，改性后的復合催化劑抗積碳能力有所提升，延長了催化劑的使用壽命。

發明內容

解決的技術問題：本發明針對上述技術問題，提供一種復合催化劑及其制備方法和應用。

技術方案：一種復合催化劑的制備方法，包括以下步驟：第一步，載體預處理：取白云石礦石，放入馬弗爐中在750℃-900℃高溫下煅燒4～5h，然后取20-40g白云石粉碎成30-60目的粉末；第二步，活性組分的引入：將經過預處理的白云石粉末與30-400mL質量分數為4％-8％的KOH溶液混合，在50℃-70℃水浴中攪拌4～5h，靜置浸漬12h，浸漬完畢后將所得的產物在105℃烘箱內干燥12h，然后在750～900℃下煅燒4～5h；將煅燒完畢的產物置于干燥器內冷卻至室溫；第三步，催化劑的篩分：將上步得到的粉末進行研磨并篩分，得到30-60目復合催化劑。

優選的，上述白云石礦石中CaO質量分數為28.2％，KOH溶液的質量分數為6％，催化劑負載量為Ca與K的摩爾比為1:2，煅燒溫度在900℃。

上述制備方法制得的復合催化劑。

按質量份，上述復合催化劑中KOH：3～24份，白云石：20～40份。

上述復合催化劑在生物質氣化制備富氫合成氣中的應用。