[发明专利]生物油水蒸气重整制氢整体式催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种催化剂的制备方法，特别涉及一种生物油水蒸气重整制氢整体式催化剂及其制备方法，属于催化剂及其制备技术领域。一种生物油水蒸气重整制氢整体式催化剂，所述的整体式催化剂是由活性组分和载体组成，所述的活性组分为NiO_X‑NiTiO₃纳米颗粒，其中活性组分NiO_X‑NiTiO₃原位生长在介孔碳材料上形成复合催化剂NiO_X‑NiTiO₃/C，载体为整体式木炭WC。该整体式催化剂不仅孔隙发达、比表面积高，在生物油水蒸汽重整制氢方面表现出很高的活性和稳定性，而且制备方法也相对简单，易于放大。

技术领域

本发明涉及一种催化剂的制备方法，特别涉及一种生物油水蒸气重整制氢整体式催化剂及其制备方法，属于催化剂及其制备技术领域。

背景技术

氢能不仅是一种燃烧热值较高的清洁能源，还是一种重要的化工原料。以化石燃料(煤、石油和天然气)为原料制取氢气是当前制氢的主要方式，但随着矿石燃料的逐渐枯竭，制取氢气成本不断增加，并且过程中排放大量温室气体，环境污染问题日益严重。

由于生物质具有碳中性的特点，凭借其可再生性、多样性、总量丰富以及环境友好等特点，被认为是制氢的有效替代原料。目前利用生物质制氢的技术主要有两种：生物质气化制氢和生物热解油(生物油)水蒸气重整制氢。由于生物质气化制氢对生产设备和工艺条件的要求高于生物油水蒸气重整制氢，因而其成本约高出50％。因此先通过生物质热解得到能量密度高、便于运输的生物油，然后对生物油进行水蒸气重整制氢被认为是未来工业化制氢的一种可行方案。生物油水蒸气重整制氢从20世纪80年代中期开始就成为研究的热点。大部分研究者将研究重点放在生物油催化重整过程中起主要作用的重整催化剂上，如天然矿石类催化剂、贵金属类催化剂和镍基催化剂等。其中镍基催化剂因其反应温度低，生物油转化率高，对产气有重整作用，而有良好的应用前景，然而镍基催化剂也有高温下容易烧结，低温下易积碳和活性低的缺点。因此开发适用不同条件下的催化活性高、抗积碳能力强的镍基催化剂是今后生物油水蒸气重整制氢技术亟待解决的关键问题。

载体是重整催化剂不可或缺的重要组成部分，良好的载体可以为重整催化剂提供大的比表面积，增加活性组分的分散度，增强热稳定性等，但目前多以粉末或颗粒状载体为主，这种类型的载体在反应过程中气体流动阻力大，气流热聚集容易使载体上的活性组分积碳，阻碍反应物和活性组分接触，同时还会堵塞空隙造成床层压力过大，催化剂被粉化，最终影响催化剂的稳定性。另一方面，生物油水蒸气重整反应为气固相催化反应，高温下催化反应速度较快，主要起作用的是催化剂的外表面积，但随着反应温度的降低，生物油反应速度变慢，进而受动力学和扩散影响催化剂的内表面积和孔道结构将起到作用。因此，选择合适的载体对于增强镍基催化剂催化重整生物油制氢的活性和稳定性至关重要。

发明内容

本发明的目的在于生物油水蒸气重整制氢整体式催化剂，提高现有镍基催化剂的活性和使用寿命并降低其制造成本。

本发明还提供一种生物油水蒸气重整制氢整体式催化剂的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种生物油水蒸气重整制氢整体式催化剂，所述的整体式催化剂是由活性组分和载体组成，所述的活性组分为NiO_X-NiTiO₃纳米颗粒，其中活性组分NiO_X-NiTiO₃原位生长在介孔碳材料上形成复合催化剂NiO_X-NiTiO₃/C，载体为整体式木炭WC。该整体式催化剂不仅孔隙发达、比表面积高，在生物油水蒸汽重整制氢方面表现出很高的活性和稳定性，而且制备方法也相对简单，易于放大。

作为优选，所述生物油水蒸气重整制氢整体式催化剂的比表面积为320～720m²·g^-1，孔体积为0.41～0.92cm³·g^-1。