[发明专利]碳酸氧镧改性的氧化铝负载的镍基催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于负载型催化剂技术领域，公开了一种碳酸氧镧改性的氧化铝负载的镍基催化剂及其制备方法，该催化剂以La₂O₂CO₃改性的Al₂O₃为载体，负载活性组分Ni；该催化剂采用分步等体积浸渍的方法制备：首先采用等体积浸渍法在Al₂O₃上负载La₂O₂CO₃的前躯体，然后在CO₂的氛围下焙烧，得到La₂O₂CO₃改性的Al₂O₃载体；之后采用等体积浸渍法负载Ni的前躯体，然后在CO₂的氛围下焙烧，得到La₂O₂CO₃改性的Ni/Al₂O₃催化剂。本发明的催化剂适用于甲烷重整制合成气的反应，论证了La₂O₂CO₃可以通过调节Ni和Al₂O₃之间的相互作用，提高Ni的还原能力，增加Ni的还原程度和活性表面积，提高催化活性和稳定性。

技术领域

本发明属于负载型催化剂技术领域，具体的说，是涉及一种碳酸氧镧改性的氧化铝负载的镍基催化剂及其制备方法。

背景技术

作为化石燃料(石油、煤、天然气)之一，天然气具有储量丰富、清洁的优点，而且伴随着页岩气开采技术的突破，天然气的开采量在逐步增加。所以，如何高效的转化和利用天然气已成为大家研究的热点。2014年我国页岩气开采技术取得重要突破，成为继加拿大和美国之后，第三个使用自主技术装备进行页岩气开采的国家，同年我国与俄罗斯签署30年天然气订购协议。因此，天然气在我国能源消费中的占比将逐渐增加，然而，我国目前对天然气的利用仍处于比较原始的低级阶段，大部分的天然气资源被用作化石燃料直接燃烧，基于此，研究可以高效利用天然气的技术对我国未来的能源供应有重大意义。因为天然气的主要成分是甲烷，因此，对天然气的利用本质上是对甲烷的利用。然而，甲烷分子具有高度对称的四面体构型，其结构非常稳定，C-H键能高达438.8kJ/mol，这使得难以直接从甲烷合成目标产物。因此，工业上多是采用间接转化的方法，即将甲烷先转化为合成气，然后通过合成气合成目标产物。目前，广泛研究的甲烷制合成气的技术主要有：甲烷蒸汽重整(SRM)、甲烷干气重整(DRM)、甲烷自热重整(ARM)、甲烷部分氧化(POM)等。这其中，DRM因具有以下优点而受到广泛的关注：一，DRM可以采用含有CO₂杂质的天然气为原料来生产合成气，这就避免了昂贵的气体分离过程，降低了设备的投资运行成本；二，其产物合成气中H₂：CO的理论比例为1，这个比例的合成气可以用于费托合成且可以更具选择性地合成长链烃及羰基含氧衍生物。但是，DRM作为一个催化反应过程，限制其工业化的瓶颈就是缺乏高活性和长期稳定性的催化剂。

目前，用于DRM反应的催化剂通常都是负载型催化剂，其中常见的活性组分包括贵金属(Rh，Pt，Rh)和贱金属(Ni，Co)两类。贵金属催化剂具有较高的催化活性和积碳耐受性，以及耐腐蚀性和抗氧化性。但是，从大规模工业应用的角度来看，Ni基催化剂由于其高活性和低廉的价格成为最受关注的催化剂。然而，在Ni基催化剂上，容易发生积碳和烧结，尤其是催化剂严重的积碳是限制其工业化应用的主要原因。因此，如何提高Ni基催化剂的稳定性成为亟需解决的问题。