[發明專利]SiO2在審

申請號：	202110951205.8	申請日：	2021-08-18
公開（公告）號：	CN113578326A	公開（公告）日：	2021-11-02
發明（設計）人：	陶有堃;萬直劍;李金浪;周曄欣;仲政	申請（專利權）人：	哈爾濱工業大學（深圳）
主分類號：	B01J23/755	分類號：	B01J23/755;B01J23/83;B01J35/00;C01B3/40
代理公司：	深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316	代理人：	曹衛良
地址：	518055 廣東省深圳市南***	國省代碼：	廣東;44
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	sio base sub
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

本發明提供了一種SiO₂負載Ni的雙層核殼催化劑及其制備方法和應用。核殼催化劑包括核層以及包覆于核層外的殼層，核層為負載有Ni的SiO₂，殼層為CeO₂、Al₂O₃、SiO₂、TiO₂等。本發明的雙層核殼催化劑，殼層對Ni顆粒具有二次保護作用，且殼層能夠提供豐富的氧空位，促進C的氧化從而減少積碳生成，具有抗燒結、抗積碳雙重保護功能以及協同催化效應；本發明的雙層核殼催化劑，當殼層為CeO₂時，CeO₂層對催化劑的活性起到了助劑的作用，在甲烷干重整反應中，在中低溫條件(比如600℃)時對CO₂的轉化提升較為明顯；本發明的SiO₂負載Ni的雙層核殼催化劑，相比常規催化劑具有良好的穩定性。

技術領域

本發明涉及催化劑技術領域，尤其涉及一種SiO₂負載Ni的雙層核殼催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

在所有可用燃料中，甲烷(CH₄)是使用最普遍的燃料之一。甲烷也是固體氧化物燃料電池(SOFC)綠色高效發電技術常用的碳氫基燃料。由于部分甲烷在進入SOFC陽極時不能被完全氧化，容易發生分解形成積碳(CH₄→C+2H₂)，積碳的生成對燃料電池的穩定運行具有破壞性地影響。在SOFC持續運行中，形成的積碳將會逐步積累以至于破壞陽極的微觀結構，造成空隙的堵塞，最終導致陽極失效，電池性能下降。為了解決甲烷積碳的問題，目前的方法之一是將甲烷與一定量的水蒸氣混合，在高溫下發生重整反應(methane steamreforming,CH₄+H₂O→CO+3H₂)，由此可以有效的抑制積碳的生成。然而，水蒸氣非固體氧化物燃料電池的有效燃料，水蒸氣的引入降低了甲烷的利用率，而且水蒸氣在高溫下對燃料電池的組成部件也有較強的侵蝕作用或物質遷移作用，對燃料電池的材料有較高要求。另外一種能夠促進甲烷轉化的方法是將其與二氧化碳(CO₂)混合，與甲烷水蒸氣重整區別開來，該方法通稱為甲烷干重整(methane dry reforming,CH₄+CO₂→2CO+2H₂)。

甲烷干重整是將甲烷與二氧化碳在催化劑作用下生成合成氣(CO+H₂)的一個催化反應過程，其反應為：CO₂+CH₄→2CO+2H₂,ΔH₂₉₈＝247kJ mol^-1，該反應是一個強吸熱反應。另外，在甲烷干重整反應的過程中還伴隨著其他副反應的發生：逆向水煤氣反應：CO₂+H₂→CO+2H₂,ΔH₂₉₈＝41kJ mol^-1，CO歧化反應：2CO→CO₂+C,ΔH₂₉₈＝-172kJ mol^-1，甲烷分解：CH₄→2H₂+C,ΔH₂₉₈＝75kJ mol^-1，由于CH₄和CO₂都很穩定CH₃-H(435kJ mol^-1)，CO-O(526kJ mol^-1)，需要在高溫下才能將其分解(800℃)，達到較高轉化率。然而，現實反應中，積碳的生成使反應變得較為復雜。在僅有甲烷、沒有二氧化碳存在的情況下，高溫可促進甲烷的分解，生成更多積碳。相反的是，對于單純CO，CO的歧化反應在相對較低的溫度下更易發生。在甲烷和二氧化碳的干重整反應中，較易生成積碳的溫度范圍為500-750℃。