[发明专利]一种Ni基复合催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种Ni基复合催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂技术领域，所述制备方法为将预处理后的含Ni水滑石与碳源混合、干燥、炭化，得到Ni基复合催化剂，本发明有益效果为利用Ni基催化剂活性高和炭基催化剂耐高温、抗硫中毒的优点，通过将两者结合提高Ni基催化剂的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种Ni基复合催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂技术领域。

背景技术

甲烷二氧化碳重整制合成气是减少温室气体排放、合理利用温室气体制备高附加值产品的有效途径之一。催化剂作为甲烷二氧化碳重整反应的核心，其活性组分、载体和制备方法是制约催化性能的关键。研究发现，铂族贵金属具有较高的CH₄-CO₂重整反应活性和优良的抗积炭能力，但其价格昂贵、资源有限，不适宜在工业化生产中大规模使用。非贵金属催化剂中的Ni基催化剂的活性可与贵金属相媲美，是一种具有发展前景的催化剂，但是，Ni基催化剂的活性组分易烧结、氧化或积炭会导致稳定性降低或失活。

发明内容

本发明通过合成一种碳-Ni/水滑石复合催化剂，解决了上述Ni基催化剂存在的问题。

本发明提供了一种Ni基复合催化剂的制备方法，所述制备方法为将预处理后的含Ni水滑石与碳源混合、干燥、炭化，得到Ni基复合催化剂。

Ni基催化剂活性高、寿命短、易硫中毒；炭基催化剂活性低、耐高温、抗硫中毒；本发明利用Ni基催化剂和炭基催化剂在重整反应中的互补特性，制备出高稳定性的催化剂。

本发明所述含Ni水滑石预处理方法优选为将含Ni水滑石20～600℃处理0.1～24h，以得到不同水分和孔结构的水滑石。

本发明所述含Ni水滑石的制备方法优选为原位合成或离子交换。

本发明水滑石中的M²⁺/M³⁺摩尔比优选为2～5。

本发明所述碳源优选为蔗糖、糠醛、果糖、沥青烯或前沥青烯。

本发明所述Ni基复合催化剂中的碳含量优选为0.1～99wt％。

本发明所述混合方法优选为浸渍混合或机械混合。

本发明所述炭化方法优选为500～1000℃炭化0.5～24h，进一步优选为500～900℃炭化1～5h。

本发明在惰性气氛下，通过不同的炭化温度，得到不同结构和组成的Ni基复合催化剂。

本发明的另一目的是提供上述制备方法得到的Ni基复合催化剂。

本发明的又一目的是提供上述Ni基复合催化剂在催化甲烷二氧化碳重整制氢反应中的应用。

本发明有益效果为：

①本发明利用Ni基催化剂活性高和炭基催化剂耐高温、抗硫中毒的优点，通过将两者结合提高Ni基催化剂的稳定性；

②本发明利用水滑石的层状结构作为炭前驱体的模板，将碳源置于水滑石的层间，实现Ni基催化剂和炭催化剂的充分复合，提高Ni的分散度，避免焙烧和炭化过程中活性组分Ni的烧结；

③本发明利用高温炭的可还原性，一步法实现干燥后得到的产品的炭化和活性组分Ni的还原，省去传统Ni基催化剂额外焙烧和还原等过程，简化了操作，提高了效率。

附图说明

本发明附图9幅，

图1为实施例1和2得到的Ni基复合催化剂甲烷二氧化碳重整反应前后的XRD谱图；

图2为实施例1、实施例2和对比例1制备的催化剂的甲烷转化率图；