[发明专利]一种煤热解制氢用负载型催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及NiO/γ-Al₂O₃负载型催化剂的制备及其应用，主要是将NiO/γ-Al₂O₃负载型催 化剂用于煤的催化热解过程，以制备氢气。

背景技术

氢能是未来能源领域里一种重要的清洁能源。纯净的氢气不仅发热量高，而且燃烧后一点 也不污染环境，不仅不会产生有毒废气，而且不会产生导致温室效应的二氧化碳，它的唯一 产物是不对环境产生污染的水。氢气是可再生的燃气资源，它可以通过分解水来获得，其产 物又是水，所以，氢气简直就是取之不尽用之不竭的新能源。通过煤热解制取的氢气既可作 为氢燃料电池或航空航天发动机的燃料，也可以作为化工原料，还可以用于改善其它气体燃 料的燃烧性能等，用途广泛。甚至煤气也可以直接作为燃料电池的燃料。所以，用热解煤的 方法生产的洁净或改质的燃料，既可减少燃煤造成的环境污染，又能充分利用煤中所含的较 高经济价值的化合物，具有保护环境、节能和合理利用煤炭资源的广泛意义。因此，开发一 种煤热解制氢用的高效催化剂成为国内外研究人员关注的焦点。

催化剂制备是催化剂研究开发的一个重要方面，制备工艺和条件则是影响催化剂性能的 重要因素。相同组成的催化剂，由于制备方法和和工艺条件的差异，其性能会出现较大差别。 许多材料，包括金属、化合物(如金属氧化物、硫化物、氮化物、沸石分子筛等)、有机金属 配合物和酶等，都可以作为催化剂。目前对于催化剂的研究和专利发明层出不穷，催化剂研 究在各个不同的领域都获得了不同程度的研究成果。但是对于催化制氢的研究则并不多，尤 其是关于煤催化热解制氢用催化剂的开发和研究少有报道。因此，将金属氧化物负载型催化 剂应用在煤热解制氢方面不仅填充了催化剂研究在煤制氢方面的不足，更重要的是它高效的 制氢技术使得煤的利用效率大大提高。所以开发一种高效的煤热解制氢用负载型催化剂是具 有重要意义和挑战性的课题。

发明内容

本发明的目的在于，制备一种煤催化热解制备氢气用的高活性、低成本高效金属氧化物 负载型催化剂。采用等体积浸渍法制备NiO/γ-Al₂O₃金属负载型催化剂，附载成分多数情况下 仅仅分布在载体表面上，利用率高，用量少，成本低，这对铂、钯、铱等贵金属催化剂特别 重要，并且其制备方法简单，具有较高的催化活性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

NiO/γ-Al₂O₃金属负载型催化剂在煤热解制备氢气过程中的应用，催化剂是以NiO为主要 活性组分，采用γ-Al₂O₃作为载体，活性组分Ni在催化剂中的含量为0.1～30wt％，焙烧时间 为200～700℃，焙烧温度为2～8h，将该催化剂用于煤催化热解制备氢气的反应可以制得较 多的氢气。

所述催化剂采用浸渍的方法制备，优选等体积浸渍：

1选定Ni负载量分别为0.1～30wt％称取可溶性镍盐溶液浸渍γ-Al₂O₃载体，静置12～72 小时；

2将静置12～72小时的上述溶液与γ-Al₂O₃载体用微火炒干；

3将上述炒干的催化剂放入烘箱里于60～250℃烘干2～24h；

4将烘干后的催化剂放入马弗炉内在200～700℃温度下焙烧2～8小时，制成负载型金 属氧化物催化剂。

本发明提供的催化剂活性可用如下方法测试：

在固定床程序升温热解炉中考察催化剂的活性。将一定量的催化剂通过物理混合的方式 同煤样充分混合后，放置于热解炉的恒温区，然后将热解炉由室温升至950℃，加热速率为 15℃·min^-1，热解气体经过除尘、干燥装置后进行收集，并使用气相色谱对热解所产生的氢气 进行分析。

本发明具有如下优点：

本发明催化剂是以NiO为主要活性组分的负载型催化剂，将该催化剂用于煤热解制备氢 气反应，可以大幅度提高煤热解氢气产量。本发明为非贵金属催化剂，相比于贵金属催化剂， 本催化剂的成本低廉，且其制备工艺简单，在煤热解制氢反应中，具有较高的催化活性。

具体实施方式