[发明专利]一种乙醇水蒸气重整制氢镍基催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种乙醇水蒸气重整制氢镍基催化剂，以纳米孔二氧化硅气凝胶为载体，其特征在于，所述的催化剂以金属单质镍为活性组分，以MgO、CaO、ZrO₂、TiO₂、CeO₂中的一种或几种为助剂，所述的金属单质镍的形态为一维纳米线，所述的助剂形态为纳米粒子，二者均以高的分散方式均匀地分散于二氧化硅气凝胶三维网络骨架上。

2.根据权利要求1所述的乙醇水蒸气重整制氢镍基催化剂，其特征在于，所述金属单质镍活性组分形成的一维纳米线的直径为1～5nm，长度为10～100nm。

3.根据权利要求1或2所述的乙醇水蒸气重整制氢镍基催化剂，其特征在于，所述助剂组分形成的纳米粒子的直径为10～70nm。

4.权利要求1所述的乙醇水蒸气重整制氢镍基催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)采用两步法配制含金属镍的硅溶胶湿凝胶复合体：首先将硝酸镁、硝酸钙、硝酸锆、硝酸钛、硝酸铈中的一种或几种与硝酸镍和乙二醇溶剂混合搅拌均匀后，在机械磁力搅拌和加热条件以及酸性催化剂作用下合成含金属镍乙二醇；再将含金属镍乙二醇和硅醇盐在磁力搅拌和加热条件下混合原位形成含金属镍的硅溶胶湿凝胶复合体；(2)通过超临界流体干燥含有金属镍的硅溶胶湿凝胶复合体，即得到含金属单质镍纳米线的二氧化硅气凝胶催化剂；所述的超临界流体干燥过程，其干燥介质为乙醇或异丙醇，将含金属镍的硅溶胶湿凝胶复合体放入超临界流体干燥设备中，预充2～4MPa的氮气，再以50～100℃/小时的升温速度加热到260～300℃，保温1～2小时，再以1～4MPa/小时的速度缓慢释放压力，最后以氮气冲扫10～30分钟。

5.根据权利要求4所述的乙醇水蒸气重整制氢镍基催化剂的制备方法，其特征在于，所述的硅醇盐为正硅酸乙酯或正硅酸甲酯；所述酸性催化剂为醋酸、氢氟酸、盐酸或磷酸。

6.根据权利要求4或5所述的乙醇水蒸气重整制氢镍基催化剂的制备方法，其特征在于，所述硅醇盐为正硅酸乙酯；所述酸性催化剂为磷酸。

7.根据权利要求4所述的乙醇水蒸气重整制氢镍基催化剂的制备方法，其特征在于，所述的硝酸镁、硝酸钙、硝酸锆、硝酸钛、硝酸铈中的一种或几种与硝酸镍相加后和硅醇盐、乙二醇、酸性催化剂的摩尔比为0.06～1∶1∶2～6∶0.08～0.2。

8.根据权利要求7所述的乙醇水蒸气重整制氢镍基催化剂的制备方法，其特征在于，所述的硝酸镁、硝酸钙、硝酸锆、硝酸钛、硝酸铈中的一种或几种与硝酸镍相加后和硅醇盐、乙二醇、酸性催化剂的摩尔比为0.25～0.5∶1∶3∶0.1。

9.根据权利要求4或7所述的乙醇水蒸气重整制氢镍基催化剂的制备方法，其特征在于，所述的硝酸铈、硝酸镁、硝酸钙、硝酸锆或硝酸钛中的一种与硝酸镍的摩尔比为1∶4；所述的硝酸镁或硝酸钙中的一种与硝酸铈、硝酸镍的摩尔比为1∶1∶4；所述的硝酸锆或硝酸钙中的一种与硝酸镁、硝酸铈、硝酸镍的摩尔比为0.5∶1∶1∶4。

10.根据权利要求4所述的乙醇水蒸气重整制氢镍基催化剂的制备方法，其特征在于，将硝酸镁、硝酸钙、硝酸锆、硝酸钛、硝酸铈中的一种或几种与硝酸镍和乙二醇溶剂混合搅拌均匀后，在机械磁力搅拌和85～100℃加热条件以及酸性催化剂作用下作用9～12小时，合成含金属镍乙二醇。