[发明专利]一种二氧化碳甲烷重整催化剂及其制备方法

说明书

一种二氧化碳甲烷重整催化剂及其制备方法，本发明首先通过溶胶‑凝胶法制备一定Co质量百分含量的Co‑Mg‑Al醇凝胶，将该醇凝胶超声分散至一定贵金属含量的乙醇溶液中，再将该凝胶‑含贵金属乙醇混合体系进行超临界干燥处理，最后在空气气氛下焙烧获得Co‑贵金属双金属气凝胶催化剂。本发明利用Co、贵金属不同的还原能力及其与载体材料不同的相互作用，通过贵金属/Co比例的变化调节催化剂中活性金属之间以及金属‑载体的相互作用，Co和贵金属产生优异的协同作用，催化活性相比于单金属Co基或贵金属基气凝胶催化剂可提高30%以上；在此区间内Co‑贵金属双金属气凝胶催化剂可获得优异的二氧化碳临氧甲烷重整活性和稳定性。

技术领域

本发明属于二氧化碳和天然气催化领域，特别涉及一种钴-贵金属双金属气凝胶催化剂及其制备技术。

背景技术

近年来温室气体排放量的快速增长导致了全球气候变暖等严重的环境问题，引起了社会各界的极大关注。目前对温室效应贡献最大的两种气体为CO₂和CH₄。二氧化碳临氧甲烷重整技术能够利用这两种主要的温室气体反应制备可用于化学品生产的合成气，该反应中CO₂-CH₄重整反应所需的热量能够高效的直接由放热的CH₄燃烧（或部分氧化）反应从反应器内部直接供给，因此被认为是一种清洁高效的温室气体减排技术 [T.V. Choudhary, etal., Angew. Chem. Int. Ed. 47 (2008) 1828-1847.]。

Co是二氧化碳临氧甲烷重整反应最常用的催化活性金属，具有催化活性高，廉价的特点。但是在重整反应中Co基催化剂的失活是目前无法进行工业化应用的关键难点。贵金属（Pt、Pd、Ru、Rh等）具有良好的脱氢催化活性和抗积碳能力，一般被认为是比Co更优越的二氧化碳临氧甲烷重整反应活性金属。例如Tomishige等发现在二氧化碳临氧甲烷重整反应中Pt基催化剂活性大大高于贱金属基催化剂活性[Tomishige K, et al., ApplCatal A 2002;233:35-44.]。但是贵金属的价格高昂，限制了其大规模使用。通过在Co基催化剂中掺入贵金属制备双金属催化剂能够在降低贵金属用量的同时有效提升催化剂的活性和稳定性，但是传统方法制备的催化剂活性金属分散度差，性能难以保障，例如采用浸渍法制备的Co-Pt双金属催化剂其催化活性及稳定性甚至低于Co-Ni双金属催化剂[NagaokaK, et al.. Appl Catal A 2004;268:151]。气凝胶催化剂具有较大的比表面积、孔容和热稳定性，有利于获得良好的甲烷重整催化活性 [Yang T, et al., J CO₂ Util 2016;16:130-137]。但是气凝胶催化剂中金属载体相互作用与其他方法制备的催化剂存在较大差别[Chen L, et al., Int J Hydrogen Energy 2010;35:8494-8502]，因此其性能并不能简单参照其他方法制备的催化剂，而可用于二氧化碳临氧甲烷重整的Co-贵金属双金属气凝胶催化剂，目前尚未见到相关的报道。

综上所述，之前文献公开的方法既没有提供可用于二氧化碳临氧甲烷重整的Co-贵金属双金属气凝胶催化剂的制备方法，也没有阐明影响Co-贵金属双金属气凝胶催化性能的主要机理，因此高性能Co-贵金属双金属气凝胶催化剂的开发仍有待于通过深入的理论分析和大量实验进行研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有良好二氧化碳临氧甲烷重整催化性能的Co-贵金属双金属气凝胶催化剂的制备方法。