[发明专利]一种复合型纳米镍基催化剂及其制备与应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效的裂解气化的催化剂，具体涉及一种镍基催化剂及其制备与应用方法。

背景技术

化石能源的大量使用产生了严峻的环境问题，严重威胁着人类的健康和生存。能源危机与环境污染的双重压力迫使人们重新认识到需要寻找可再生能源，以逐步替代化石燃料，缓解能源短缺和环境污染。目前，城市生活垃圾排放量的快速增长带来了新的环境问题。这些城市生活垃圾裂解气化处理过程中，存在产氢率低、气化效率不高和大量焦油出现的问题，这些焦油在燃气的应用过程中会造成设备的腐蚀和管道的堵塞，严重影响生物质气化系统的正常运行和燃气的利用。而焦油的去除是目前垃圾裂解气化技术研究要解决的重难点问题。此外，在目前城市生活垃圾裂解气化处理过程中，还存在产氢率低、气化效率不高的问题，要解决这些问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合型纳米镍基催化剂及其制备与应用方法，采用配位均匀沉淀法有效制备了镍基催化剂，其能明显提高城市生活垃圾物料的产气量和产气的产氢率，并能有效去除焦油物质。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种复合型纳米镍基催化剂，所述复合型纳米镍基催化剂包括白云石和镍基催化剂，二者的质量比为：15～30∶75～85；所述镍基催化剂为负载型纳米氧化镍/氧化铝(NiO/Al₂O₃)催化剂。此处的Al₂O₃优选γ-Al₂O₃。

进一步优选地，所述白云石为煅烧后的白云石。

进一步优选地，所述白云石和镍基催化剂的质量比为：1∶4。

一种所述的复合型纳米镍基催化剂的制备方法，其制备方法包括以下步骤：

①将白云石在不小于1000℃下进行煅烧8～30分钟，得煅烧后的白云石；

②以六水合硝酸镍[Ni(NO₃)₂·6H₂O]为原料，并加入配位剂，再在180～300℃下采用配位均匀沉淀法制备纳米NiO前驱体；所述六水合硝酸镍[Ni(NO₃)₂·6H₂O]和氨水的比例为10.17～17.8g/100mL；

③加入γ-Al2O3载体、纳米NiO前驱体和表面活性剂，在400～450℃下煅烧1～1.5h，负载在γ-Al2O3颗粒上的纳米NiO前驱体分解为纳米氧化镍(NiO)，进而可以得到负载型纳米氧化镍/氧化铝(NiO/γ-Al₂O₃)催化剂；

④将步骤①中煅烧后的白云石和步骤③中所得的负载型纳米氧化镍/氧化铝(NiO/γ-Al₂O₃)催化剂混合得到所述的复合型纳米镍基催化剂。

进一步优选地，步骤②中六水合硝酸镍[Ni(NO₃)₂·6H₂O]和配位剂进行制备纳米NiO前驱体的温度为220～260℃。

进一步优选地，100mL氨水与15g～16g的六水合硝酸镍来反应。

进一步优选地，所述配位剂为氨水。

进一步优选地，所述氨水为在氨水中加入了3倍体积量水的稀释后的氨水。

进一步优选地，步骤②中所述六水合硝酸镍[Ni(NO₃)₂·6H₂O]和氨水的比例为15～16g/100mL。

进一步优选地，所述NiO前驱体为氢氧化镍。

进一步优选地，在步骤③中加入表面活性剂。

进一步优选地，步骤③中氧化铝载体上均匀负载纳米氧化镍(NiO)，该纳米氧化镍(NiO)层的厚度为8～500μm。

进一步优选地，所述氧化铝载体上负载的纳米氧化镍为由若干氧化镍(NiO)纳米片组成，该氧化镍(NiO)纳米片在氧化铝载体上直立向上相互交错生长，该氧化镍(NiO)纳米片的厚度为40nm-3μm。

一种所述的复合型纳米镍基催化剂的应用方法，其特征在于：所述应用方法包括以下步骤：S1：将生活垃圾加入至裂解气化反应器中；S2：将煅烧后的白云石和负载型纳米氧化镍/氧化铝(NiO/Al₂O₃)催化剂按质量比加入至生活垃圾中在600℃～900℃下进行裂解气化，能够去除垃圾裂解过程中产生的焦油。