[发明专利]一种高活性、抗积碳甲烷干气重整催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种抗积碳甲烷干气重整催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1将二价无机金属盐和三价无机金属盐混合，溶解于水中形成混合盐溶液，将混合盐溶液加入沉淀剂水溶液中，反应0.5-6小时，分离、洗涤后得到沉淀物；混合盐由活性金属前驱体盐和金属氧化物前躯体盐构成；

S2将沉淀物重新分散于水中，进行水热处理，得到具有纳米片状结构的稳定溶胶；

S3将包覆层前驱体、水解促进剂与稳定溶胶混合，在反应温度为20-50 ^oC下，反应4-24小时，再经分离、洗涤、干燥得到具有片状包覆结构的复合材料；

S4将具有片状包覆结构的复合材料进行焙烧、还原活化，得到高活性、抗积碳甲烷干气重整催化剂；

步骤S3中所述的包覆层前驱体为异丙醇铝、硫酸铝钾、正硅酸四乙酯或钛酸四丁酯；包覆层前驱体与稳定溶胶的质量比为3:1 - 0.5:1；

所述催化剂包括纳米片状结构和包覆层，所述纳米片状结构的中心片层厚度为1-10nm，直径为50-200 nm，包覆层厚度为1-14 nm；所述纳米片状结构由活性金属和金属氧化物载体构成；所述活性金属为Zn、Fe、Co、Ni、Cu的一种或几种；所述金属氧化物载体为Al₂O₃、MgO、SiO₂、TiO₂和CaO的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的一种抗积碳甲烷干气重整催化剂的制备方法，其特征在于：所述二价无机金属盐的阳离子为Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Mg²⁺和Ca²⁺的一种或几种，所述三价无机金属盐的阳离子为Fe³⁺、Co³⁺、Ti³⁺、Al³⁺的一种或几种；所述混合盐溶液中阳离子的总浓度为0.05-0.20mol/L，其中二价离子和三价离子的摩尔比为1:1~6:1。

3.根据权利要求1或2所述的一种抗积碳甲烷干气重整催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述沉淀剂为氢氧化钠、碳酸氢钠、氨水、碳酸铵中的一种或两种，沉淀剂浓度为0.10~0.33 mol/L；步骤S2中稳定溶胶的固含量为1-7 mg/mL。

4.根据权利要求3所述的一种抗积碳甲烷干气重整催化剂的制备方法，其特征在于：沉淀剂浓度为0.13~0.33 mol/L；步骤S2中稳定溶胶的固含量为4-7 mg/mL。

5.根据权利要求1所述的一种抗积碳甲烷干气重整催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S4中还原活化条件为：通入H₂/N₂混合气，H₂含量为5-100%，流量为10-100 mL/min，温度为300-900 ^oC，活化时间为0.5-3小时。

6.根据权利要求1所述的一种抗积碳甲烷干气重整催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S2中水热时间为10-20小时，水热温度为80-180 ^oC。

7.根据权利要求1所述制备方法得到的催化剂在甲烷干气重整反应中的应用，其特征在于：反应温度为400-900 ^oC，甲烷与二氧化碳的摩尔比为1:1-1:1.3，甲烷的体积浓度为10%-40%，体积空速为20-180 L g^-1h^-1。