[发明专利]载体和负载型催化剂及其制备方法和应用及甲烷干重整制合成气的方法

说明书

本发明涉及催化剂制备领域，公开了一种载体和负载型催化剂及其制备方法和应用以及甲烷干重整制合成气的方法，该载体包括Al₂O₃以及负载于Al₂O₃表面的改性助剂，所述改性助剂选自碱土金属氧化物和稀土金属氧化物中的至少一种，以载体的总量为基准，Al₂O₃的含量为80‑99.9重量％，改性助剂的含量为0.1‑20重量％，该载体的比表面积为20‑100m²/g，该载体的径向抗压碎强度为80‑150N/mm。本发明提供的载体可以有效抑制Al₂O₃载体的高温烧结，使其结构稳定性大大提高，且具有较大的比表面积。以本发明提供的载体负载活性金属可以显著促进活性金属的均匀分散，从而可以得到较小的金属颗粒尺寸。

技术领域

本发明涉及催化剂制备领域，具体地，涉及一种载体、一种载体的制备方法、由该方法制备得到的载体、一种负载型催化剂的制备方法、由该方法制备得到的负载型催化剂、所述载体和/或负载型催化剂在甲烷干重整反应中的应用以及甲烷干重整制合成气的方法。

背景技术

近年来，受“温室效应”引起的全球变暖的影响，全球气候异常现象频发，给人类带来了无尽的灾难。人们已经在全球变暖的警钟声中渐渐意识到环境保护的重要性。在世界各国政府的积极推动下，一系列CO₂减排措施纷纷得以制定并已在逐步实施。在不影响工业生产现状的前提下，积极开发CO₂的高值利用技术是目前CO₂减排的有效途径。其中，利用甲烷和CO₂反应制备合成气(甲烷干重整)，进而用于费托合成或甲醇合成制取清洁油品或高附加值化学品是一条有重大潜在应用前景的甲烷和CO₂利用途径。因此，该技术研究近年来备受关注。

目前，专利或文献报道的甲烷干重整催化剂主要分为两类：贵金属催化剂和非贵金属催化剂。催化剂活性组分主要有Rh、Ru、Pt、Ir、Ni、Co等第Ⅷ族金属。贵金属催化剂具有活性高、抗积炭性能强等优点，但由于其价格昂贵，难以大规模工业应用。Ni基催化剂因具有较高的活性和较低的价格，具有较大的工业应用潜力。目前主要是通过改善载体及催化剂制备方法，来提高活性组分的分散性和稳定性，进而提高催化剂的活性和抗积炭性能。其中，载体的改性处理是一项重要的研究内容。常用载体主要有Al₂O₃、SiO₂、MgO、CaO、TiO₂、硅石、稀土氧化物以及一些复合金属氧化物和分子筛等。其中，Al₂O₃载体由于其比表面积大、孔结构可调、热稳定性好、成本较低而被工业界广泛采用。但若单纯以Al₂O₃为载体负载NiO时，由于NiO在高温下易于和Al₂O₃反应生成NiAl₂O₄而难以被还原活化，因而导致催化剂活性较低。另外，Al₂O₃载体在高温条件下易发生晶相转变，导致载体比表面积变小。因此，对Al₂O₃载体表面进行改性以提高活性组分的分散性和稳定性也就成为了人们研究的重中之重。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的采用Al₂O₃载体制得的催化剂活性较低、比表面积较小和稳定性较差的问题，提供一种载体、一种载体的制备方法、由该方法制备得到的载体、一种负载型催化剂的制备方法、由该方法制备得到的负载型催化剂、所述载体和/或负载型催化剂在甲烷干重整反应中的应用以及甲烷干重整制合成气的方法。采用本发明提供的载体制得的催化剂具有显著提高的活性、稳定性、抗积炭性能以及强度。