[发明专利]一种甲烷化催化剂、其制备方法及利用其制备甲烷的方法

权利要求书

1.一种甲烷化催化剂，其特征在于，所述甲烷化催化剂通过将金属杂原子掺杂的镍铝水滑石直接还原得到；

所述金属杂原子通过取代镍铝水滑石晶格中的镍原子掺杂到镍铝水滑石中；

所述金属杂原子和镍原子的原子半径比介于0.75～1.6之间，且氧化态为+2价及以上；

所述甲烷化催化剂为具有核壳结构的，金属杂原子氧化物修饰的，镍铝氧化物和铝氧化物双层包覆的镍颗粒；

所述金属杂原子掺杂的镍铝水滑石中镍元素的含量为45～70wt％；

所述甲烷化催化剂由以下制备方法制备得到：

步骤(1)，将可溶性镍盐、可溶性铝盐和可溶的含金属杂原子的盐溶于水中，得到溶液A；

步骤(2)，将沉淀剂溶于水中，得到溶液B；

步骤(3)，将步骤(1)和步骤(2)中得到的溶液A和溶液B混合，混合液置于反应釜中进行水热反应，反应结束后得到粗产物；

步骤(4)，将步骤(3)中得到的粗产物过滤，滤渣经洗涤、干燥后置于还原性气氛中进行还原处理，还原处理后冷却至室温得到所述甲烷化催化剂；

步骤(2)中所述的沉淀剂为脲；

步骤(4)中所述的还原性气氛为氢气气氛；

步骤(4)中所述的还原处理的温度为400～750℃；

步骤(4)中所述的还原处理的时间为1～6h。

2.根据权利要求1所述的甲烷化催化剂，其特征在于，所述金属杂原子为Mn、Ti、Zr、Ce、La、Fe、Co、V、Mo、Cr、Cu或In中的任意一种原子或至少两种原子的组合。

3.根据权利要求2所述的甲烷化催化剂，其特征在于，所述金属杂原子为Mn、Ti、Zr、Co、V、Mo或In中的任意一种原子或至少两种原子的组合。

4.根据权利要求1所述的甲烷化催化剂，其特征在于，按重量百分数计算，所述金属杂原子掺杂的镍铝水滑石中铝元素的含量为5～50wt％。

5.根据权利要求4所述的甲烷化催化剂，其特征在于，按重量百分数计算，所述金属杂原子掺杂的镍铝水滑石中铝元素的含量为5～30wt％。

6.根据权利要求1所述的甲烷化催化剂，其特征在于，按重量百分数计算，所述金属杂原子掺杂的镍铝水滑石中金属杂原子的含量为0.1～10wt％。

7.根据权利要求6所述的甲烷化催化剂，其特征在于，按重量百分数计算，所述金属杂原子掺杂的镍铝水滑石中金属杂原子的含量为1～5wt％。

8.根据权利要求1所述的甲烷化催化剂，其特征在于，所述金属杂原子掺杂的镍铝水滑石中，镍原子和铝原子的摩尔比为1～4:1。

9.根据权利要求1所述的甲烷化催化剂，其特征在于，所述金属杂原子掺杂的镍铝水滑石中，铝原子与金属杂原子的摩尔比为10:0.1～5。

10.根据权利要求1所述的甲烷化催化剂，其特征在于，所述甲烷化催化剂中还添加有润滑剂和/或成型剂。

11.根据权利要求10所述的甲烷化催化剂，其特征在于，所述润滑剂的添加量为金属杂原子掺杂的镍铝水滑石重量的2～5％。

12.根据权利要求10所述的甲烷化催化剂，其特征在于，所述成型剂的添加量为金属杂原子掺杂的镍铝水滑石重量的10～40％。

13.根据权利要求10所述的甲烷化催化剂，其特征在于，所述润滑剂为石墨。

14.根据权利要求10所述的甲烷化催化剂，其特征在于，所述成型剂为γ-Al₂O₃、α-Al₂O₃、SiO₂或SiC中的任意一种或至少两种的混合物。