[发明专利]一种镍铱-氧化物复合催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，尤其是涉及一种镍铱-氧化物复合催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，人们致力于将天然气的主要成分甲烷转化为高附加值的碳氢化合物，尤其是同时利用甲烷和二氧化碳两种温室气体催化重整制合成气是近几年来颇受关注。甲烷、二氧化碳重整可以制备低氢气与一氧化碳比的合成气，而低氢气与一氧化碳比的合成气更适合生产甲醛、聚碳酸脂和乙醇等化工原料。二氧化碳重整甲烷反应工艺可用于富含二氧化碳的天然气田，减少二氧化碳分离带来的费用。因此，该过程的开发和研究对于缓解能源危机、减少温室气体排放以保护人类的生存环境具有积极意义。

目前，对甲烷催化重整反应所选用的非贵金属催化剂主要有镍、铬、铁。从生产成本和催化活性角度出发，镍基催化剂是最常用的催化剂，但缺点是容易积碳而导致活性下降和床层堵塞。贵金属是国内外发展最为成熟的经典的催化剂，贵金属表面易吸附反应物，且强度适中，利于形成中间“活性化合物”，具有较高的催化活性，同时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性，成为最重要的催化剂材料。贵金属和非贵金属组成的双金属催化剂因兼具二者优势也受到重视，Ni-Rh/SiO₂、Pt-Co/γ-Al₂O₃、Ni-Pt/δ-Al₂O₃、Ni-Ir/La₂O₃都表现出极大的应用前景。2011年《International Journal of Hydrogen Energy》杂志第36卷公开报道了Ni、Pt及Ni-Pt催化剂的催化性能，结果显示催化剂表面上相对积碳速度是Ni>>Pt。Ni-Pt双金属催化剂，其催化活性由于单金属催化剂，这可能是镍和铂协同作用的结果。1999年《Applied Catalysis A:General》杂志第180卷公开报道了利用湿法浸渍技术制备镍铱催化剂，浸渍液为IrCl₄·H₂O、Pb(NO₃)₂、(NH₃)₂Pt(NO₂)₂和Ni(NO₃)₂.6H₂O，浸渍后，干燥，在经过600℃烘干氢气还原5h可获得纯金属镍铱催化剂。在La₂O₃、TiO₂、Al₂O₃、MgO和SiO₂载体上的氧化镍和氧化铱没有催化活性，需要还原成金属镍和铱才具有催化活性。由于铱成分掺杂，Ni-Ir/La₂O₃催化剂可抑制甲烷催化重整反应过程中积碳反应，使催化剂的重整活性和对一氧化碳的选择性均显著提高。La₂O₃载体上的铱和镍双金属催化剂的协同作用降低了Ni的氧化物形成的还原温度。

结合镍和铱以及载体氧化物的各自独特性质，镍铱-氧化物复合剂可作为甲烷催化重整催化剂。催化剂的制备工艺会影响催化剂的结构、组成、表面晶粒大小和分散度等性质，从而影响其催化活性和稳定性以及催化剂的抗积碳性能。湿法浸渍工艺简单操作，但是需要较高温度分解，且获得的镍铱合金纯度较差，影响催化效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种镍铱-氧化物复合催化剂，其特征在于网孔直径为1～100μm的不锈钢丝网骨架涂上镍铱-氧化物复合催化剂，可获得致密的、成分均匀分布的、晶粒细小的、抗积碳和催化活性高和稳定性持久的镍铱-氧化物复合催化剂。该复合催化剂中的氧化物为SiO₂、ZrO₂、CeO₂、La₂O₃、Al₂O₃、TiO₂等一种或多种，催化剂中铱含量为0.01～20at％，