[发明专利]一种镍合金/氧化铝纳米催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于氢气制备技术领域，特别是涉及一种镍合金/氧化铝纳米催化剂的制备方法。 

背景技术

镍合金催化剂如Ni₃Sn，Ni₃Fe，Ni₃Pt，Ni₃Co等，具有很好的催化活性和选择性，广泛应用于甲醇，乙二醇等碳氢化合物重整或裂解制氢。镍合金催化剂不但避免了Ni催化剂的积碳问题；而且在催化过程中具有很好的稳定性；因此，镍合金催化剂具有使用寿命长的优势。国内很多研究机构在催化剂载体、镍合金成分设计、纳米尺寸、制备工艺等开展了高性能镍合金催化剂的研制，并取得了良好效果。 

Fan采用熔炼法制备了Ni₃Sn，经切割、敲碎、碾磨获得合金粉颗粒，该Ni₃Sn粉末在甲醇裂解过程中具有很好的氢气选择性；600℃，45h的甲醇裂解，氢气的选择性接近100％，并无丝毫衰退现象。但Ni₃Sn粉末颗粒尺寸大，反应初期催化活性较低，随反应时间延长，合金粉末的催化活性逐渐增加。(M Q Fan，Y Xu，J Sakurai，et al.Catalytic performance of Ni₃Sn and Ni₃Sn₂for hydrogen production from methanol decomposition.Catal.Lett.，2014，33：843-849.) 

A Penkova采用MgO-Al₂O₃溶液浸渍Ni盐和Sn盐，经空气气氛高温烧结、氢气气氛高温，获得NiSn/MgO-Al₂O₃催化剂。该催化剂纳米颗粒，对甲醇重整具有很好的催化活性和氢气选择性。不过，溶液浸渍法制备的催化剂往往存在活性物质从载体表面脱落现象；在实际应用中无法保持较好的机械强度。(A Penkova，L Bobadilla，S Ivanova，M I Dominguz，et al.Hydrogen production by methanol steam reforming on NiSn/MgO-Al₂O₃catalysts：The role of MgO addition.Appl.Catal.A2011，392，184-191.) 

另外，大量文献采用化学方法在载体如SiO₂，Al₂O₃，Carbon等表面沉积镍合金，虽然该类催化剂具有很好的催化活性。但在载体表面无法得到单相镍合金，其它杂质的存在或多或少地影响到镍合金催化剂的选择性。 

发明内容

本发明目的在于提供一种镍合金/氧化铝纳米催化剂的制备方法，克服现有制备技术的缺陷，提高镍合金的催化活性和氢气选择性。为实现上述发明目的，本发明的技术方案是，镍 合金/氧化铝纳米催化剂以NiMAl为前驱体；经高温熔融、混合多孔碳微球、烧结、还原等，获得镍合金/氧化铝纳米催化剂；M为Sn，Fe，Pt，Co的一种；Ni/M的摩尔比为3；NiM/Al的摩尔比为0.2～5；NiMAl与碳微球的摩尔比为1～10；镍合金/氧化铝纳米催化剂的制备方法包括如下步骤： 

1)、采用熔炼法制备单相Ni₃M，然后加入Al熔炼生成(Ni₃M)Al_x合金； 

2)、将步骤(1)的镍合金高温熔融并混入多孔碳微球；搁置时间2～40h； 

3)、将步骤(2)得到的冷凝产物敲碎，碾磨；在空气气氛，300～600℃烧结2～20h； 

4)、将步骤(3)得到的产物在氢气气氛中高温还原，还原温度为400～700℃，还原时间为1～15h；获得镍合金/氧化铝纳米催化剂； 

所述的碳微球孔直径为10～500nm. 

本发明提供的一种镍合金/氧化铝纳米催化剂的制备方法，与其它镍合金催化剂制备方法相比，具有如下优点： 

1)本发明工艺简单、操作方便，有利于工业化生产。 

2)所制备的镍合金/氧化铝纳米催化剂，成分混合均匀、多孔结构、镍合金颗粒尺寸小、比表面积大、反应活性高和H₂选择性等优点。 

3)该催化剂可广泛应用于碳氢化合物如甲醇，乙醇，乙二醇等重整或裂解制氢，在制氢领域具有广泛的应用前景。