[发明专利]Ni-Rh/αβ-MoX

说明书

本发明公开了一种二氧化碳加氢甲烷化催化剂的制备及其应用，该催化剂是以α相碳化钼和β相碳化钼共存碳化钼为载体，以Ni和Rh双金属为活性组分，构成Ni‑Rh/αβ‑Mo_XC复合催化剂进行二氧化碳加氢制甲烷反应。本发明的Ni‑Rh/αβ‑Mo_XC催化剂具有较高的二氧化碳加氢制甲烷活性。其中，在最佳担载量时，复合催化剂Ni‑Rh/αβ‑Mo_XC的甲烷选择性高达86％，比单纯共存相αβ‑Mo_XC提高了约16％，该催化剂表现出优良的催化性能。所述的催化剂的制备及改性方法廉价简单，得到的催化剂形貌均一可控，且稳定性较佳，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种Ni-Rh/αβ-Mo_XC复合催化剂的制备及其在二氧化碳加氢制甲烷中的应用。

背景技术

由于大气中的二氧化碳浓度逐年增加，而由此带来的全球变暖、气候变化等问题己严重影响到人类的活动和生态环境。为了降低大气中二氧化碳的浓度，大量科技工作者致为于二氧化碳的分离、储存和转化利用研究，尤其在二氧化碳催化加氢领域，如何实现高效的二氧化碳的化学转化己成为研究热点。天然气作为一种高效洁净的燃料，在能源利用的比重中不断增大，发展煤制天然气是解决中国能源问题的重要方法之一，我国的天然气工业将会进入一个加快发展的时期。

在传统的二氧化碳甲烷化催化剂中，大部分都是以氧化铝为载体，以单一的镍或镍加一稀土元素为活性组份所构成的。这些类型催化剂的催化活性比较低，要求较高的压力、低空速、氢气过量等苛刻反应条件，因而造成高投入、低产出的结果，新型甲烷化催化剂的开发一直是学者们研究的热点。近些年已有将碳化钼应用在二氧化碳加氢制甲醇和逆水煤气反应中，且表现出优异、稳定的转化率及稳定性，如：Pororsoff等人制备了β-Mo₂C催化剂，并通过蒸发沉积浸渍的方法将金属 Co负载到β-Mo₂C催化剂上，在常压、300℃的条件下考察了它们在RWGS反应中的催化性能，研究发现，β-Mo₂C催化剂本身具有较高的催化活性，远远高于相同条件下含贵金属的双金属催化剂；负载少量Co后，其活性得到进一步提升。然而，碳化钼在二氧化碳制甲烷中的应用却鲜有报道，我们用浸渍还原法合成了Ni-Rh/αβ-Mo_XC复合催化剂，应用在二氧化碳甲烷化反应中具有较高的活性。

发明内容

本发明的目的是提供一种Ni-Rh/αβ-Mo_XC复合催化剂及其制备方法，该方法简单易行，不需要复杂昂贵的设备。制得的催化剂有高的甲烷选择性。

本发明的技术方案：

一种用于二氧化碳加氢制甲烷中αβ-Mo_XC(X＝1～2)的表面负载Ni和Rh的复合催化剂，将过渡金属Ni和贵金属Rh同时担载到αβ-Mo_XC上。其中，αβ-Mo_XC为α相碳化钼和β相碳化钼的共存相，Ni助剂的负载量为1～10％wt，Rh助剂的负载量为0.1～5％wt。

优选地，Ni助剂的负载量为3％wt，Rh助剂的负载量为1％wt。

本发明制得的αβ-Mo_XC(X＝1～2)纳米线(长度为100-250nm，直径为2-10nm)，粒径均一，表面粗糙，相比光滑的纳米球颗粒其比表面积更大，一方面有利于后期Ni和Rh离子的吸附和负载，另一方面有利于反应过程中二氧化碳在催化剂活性位表面的吸附和C-O键的活化，提高反应原料的转化率。

进一步地，所述αβ-Mo_XC纳米线在采用浸渍沉淀法均匀负载Ni和Rh助剂前需要进行表面预处理，具体预处理步骤为：取αβ-Mo_XC分散于溶剂中，超声处理1～3h，水洗、无水乙醇洗，然后置于120℃烘箱中干燥6～24小时，取出研磨备用。