[发明专利]一种镍基重整催化剂、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种镍基重整催化剂、制备方法及其用途。

背景技术

柴油机以其优良的动力性与经济性成为未来机动车发展的主流方向之一，而其尾气中氮氧化物（NO_x）的净化已成为进一步推广应用的瓶颈。柴油车尾气具有富水含硫的特点，富氧燃烧的方式导致柴油车尾气中氧气大量过剩而还原剂绝对量不足。为净化柴油车尾气中NO_x，需另行添加还原剂，使其选择性地与NO_x反应，即在不改变柴油发动机运行工况的条件下，NO_x的机外净化需遵循选择性催化还原（SCR）的技术路线。

根据外加还原剂的不同，SCR技术分为NH₃-SCR与HC-SCR。目前，以尿素水溶液代替氨的Urea-SCR技术已规模化应用于柴油车尾气的净化。该技术在推广应用化的过程中存在较多不足：还原剂尿素水溶液添加站的布建耗资巨大，尤其在疆土辽阔的国家；因发动机工况的变化会导致氨的瞬时泄漏而产生二次污染。HC-SCR技术应用于柴油发动机尾气NO_x净化的最大优势在于能以车载油品为还原剂的最终来源，通过车载油品的双重功能规避NH₃-SCR的不足，因此HC-SCR技术一直倍受关注。但是直接以燃油如柴油为还原剂的HC-SCR技术在活性、耐久性方面还难以满足现有排放法规要求，HC-SCR终极目标（柴油-SCR）的实现亟需催化还原体系设计原理上的更新。

在众多的HC-SCR催化体系中，银/氧化铝（Ag/Al₂O₃）因具有优异的催化小分子HC与含氧HC（如乙醇）选择性还原NO_x的活性、较强的抗水耐硫性能而有望实现实际应用。即便如此，其净化NO_x的低温活性还有待进一步提高，以满足日益严格的排放法规要求。

研究表明，适量H₂的添加能显著提高Ag/Al₂O₃催化HC与含氧HC选择性还原NO_x的低温活性。但如将其应用于机动车尾气的净化，H₂的储存和运输存在较大困难和潜在危险。将高能量密度的车载燃料经催化重整以制备H₂，并将其与HC-SCR技术耦合，来净化柴油车尾气，不失为一条可行的技术路线。在催化重整制氢反应中，Ni因其强催化C-C键断裂能力和便宜易得而备受关注。同时，Ni基催化剂的重整性能如重整产物与载体性质关系密切，这为开发燃油催化重整同时制备H₂及小分子HC（或小分子含氧HC）—Ag/Al₂O₃高效净化NO_x的两大要素的实现提供了可能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不同氧化物负载的镍基催化剂，以实现车载燃油（以十二烷模拟代替）催化重整制备小分子HC和H₂；通过与本申请人在先申请CN1439455A中所公开的银/氧化铝（Ag/Al₂O₃）这一高效的NO_x选择性还原催化剂耦合，实现以车载燃料为还原剂来源的柴油车尾气NO_x的高效净化。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种镍基重整催化剂，所述镍基重整催化剂由载体和活性组分组成，所述载体为La₂O₂CO₃、CeO₂、ZrO₂或Al₂O₃中的任意一种或者至少两种的混合物，所述活性组分为Ni。

优选地，所述活性组分占所述镍基重整催化剂的质量百分比为1～10wt%，优选2～8wt%，进一步优选3～7wt%。

所述活性组分占所述镍基重整催化剂的质量百分比例如为1.5wt%、2wt%、2.5wt%、3wt%、3.5wt%、4wt%、4.5wt%、5wt%、5.5wt%、6wt%、6.5wt%、7wt%、7.5wt%、8wt%、8.5wt%、9wt%、9.5wt%。

本发明的目的之二在于提供一种如上所述的镍基重整催化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：