[发明专利]一种以介孔SiO2分子筛KIT-6为载体的镍基甲烷化催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种以介孔SiO₂分子筛KIT‑6为载体的镍基甲烷化催化剂，以介孔SiO₂分子筛KIT‑6为载体，以金属Ni为活性组分；其中，以100重量份的催化剂为基准，以金属元素计，镍的含量为3～10重量份，余量为介孔SiO₂分子筛KIT‑6。本发明还公开了一种所述以介孔SiO₂分子筛KIT‑6为载体的镍基甲烷化催化剂的制备方法及在合成气制甲烷中的用途。本发明的以介孔SiO₂分子筛KIT‑6为载体的镍基甲烷化催化剂，是以化学性质稳定、比表面积大和热传导性质好的介孔SiO₂分子筛KIT‑6为载体，制备的催化剂具有金属分散度高、催化活性高、热稳定性好以及催化剂寿命较长等优点。

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，涉及一种以介孔SiO₂分子筛KIT-6为载体的镍基甲烷化催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，随着石油燃料的日益枯竭以及工业上大量排放污染物造成生态环境问题日益严重，将煤炭、生物质的合成气进行甲烷化技术越来越受到人们的关注。合成气可以通过净化、调节氢碳比后进行甲烷化过程制备甲烷及代用天然气(SNG)。煤制天然气技术是将高碳能源向低碳、富氢能源转化，这样既提高了热能有效利用率(53％)，也对煤炭资源的高效洁净综合利用具有重要的意义。

Ni基催化剂由于其价格相对适宜、催化活性较高，成为煤气化制备代用天然气甲烷化反应的主要催化剂。目前镍基催化剂的制备方法通常是以其盐类与其它金属盐进行共沉淀或者将其盐溶液浸渍多孔性载体，然后进行焙烧和还原得到催化剂样品。采用这些方法，活性组分Ni不易高度分散，且在后续的高温处理和还原过程中易造成金属Ni微晶的团聚，从而进一步降低分散度，影响催化活性。

此外，对于高温甲烷化反应系统，稳定的载体是非常关键的。有序介孔材料以其高比表面积、热稳定性较好、易于修饰和对金属活性组分较好的分散作用等特性，已在催化化学领域中被广泛应用。由于介孔分子筛多是纯SiO₂，不具有催化活性，因此在这些分子筛中掺入金属/金属氧化物或对它们进行表面改性是目前将这些分子筛用于催化领域的有效方法。通过浸渍法可将金属/金属氧化物负载到介孔分子筛上，但是金属/金属氧化物大多分布于介孔分子筛表面且很难分散均匀。有研究表明，采用浸渍法制备Ni/Al₂O₃时，表面活性剂的加入有效地抑制了金属的蛋壳型分布，从而使金属在载体表面的分布更加均匀。此外，还有很多学者研究了表面活性剂对于金属催化剂中金属分散及催化性能的影响，但大多运用的是沉积沉淀法制备催化剂，这种方法相较浸渍法来说，制备过程较繁琐，成本较高。因此，需要寻找一种简单易操作的方法制备高分散镍基甲烷化催化剂，在保证高活性的同时，还需要具备优良的耐高温性能和稳定性。

发明内容

为了克服现有技术中活性组分在载体表面分散性差的缺陷，本发明的目的在于提供一种分散性好、具有优良合成气甲烷化活性的以介孔SiO₂分子筛KIT-6为载体的镍基甲烷化催化剂。

本发明的另一个目的是提供一种所述以介孔SiO₂分子筛KIT-6为载体的镍基甲烷化催化剂的制备方法，该方法简单方便。

本发明的再一个目的是提供一种所述以介孔SiO₂分子筛KIT-6为载体的镍基甲烷化催化剂的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一个方面提供了一种以介孔SiO₂分子筛KIT-6为载体的镍基甲烷化催化剂，以介孔SiO₂分子筛KIT-6(Ia3d)为载体，以金属Ni为活性组分；其中，以100重量份的催化剂为基准，以金属元素计，镍的含量为3～10重量份，余量为介孔SiO₂分子筛KIT-6。