[发明专利]具有双合金复合微介孔结构的催化剂、制备方法及应用

说明书

本发明提供一种具有双合金复合微介孔结构的催化剂、制备方法及应用，催化剂包括催化剂活性组分及催化剂载体，催化剂活性组分包括双合金，双合金包括镍锡合金和镍镧合金，催化剂载体包括具有微介孔结构的二氧化硅；本发明通过双合金的存在，能够有效调节活性金属镍颗粒周围的电子结构，促进对甲烷二氧化碳的吸附活化、提高催化剂的活性、提高镍颗粒的抗积碳性能及抗烧结能力；通过具有复合微介孔结构的二氧化硅催化剂载体，能够提高催化剂活性组分的分散度、抑制纳米镍颗粒的烧结、降低催化剂积碳现象，提高催化剂的活性和稳定性。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，涉及一种具有双合金复合微介孔结构的催化剂、制备方法及应用。

背景技术

甲烷(CH₄)和二氧化碳(CO₂)是导致地球温室效应的主要气体来源，同时又是重要的含碳资源，促进其资源化的高效利用，具有重要的环保意义和经济价值。

通过甲烷二氧化碳(CH₄-CO₂)重整反应，可以有效的利用这两种温室气体，生产H₂/CO比接近1的合成气，以作为原料进一步应用于后续的羰基化反应及费托合成，减少CO₂的排放，具有环保意义。另外，通过CH₄-CO₂重整反应实现化学能量的转变，还可将太阳能、风能等外界能量输送到能源稀缺的地区，而后加以利用。

目前，在CH₄-CO₂重整转化过程中，其催化剂主要分为贵金属催化剂(Ru、Pd、Pt等)和非贵金属催化剂(Fe、Co、Ni等)，其中，贵金属催化剂具有良好催化活性和抗积碳性，但由于贵金属催化剂价格昂贵、资源稀少，并且在高温条件下贵金属催化剂活性组分会烧结流失，难以大规模应用；非贵金属催化剂因积碳等原因会导致催化剂失活速度比较快，所以非贵金属催化剂的稳定性较差，但是非贵金属催化剂价廉、易得，因而备受关注。在非贵金属催化剂中，以镍的催化活性最好，然而，镍基催化剂在长时间的高温反应下，容易积碳，从而易引起催化剂失活。

综上，制备价廉、活性高、抗积碳性能好、抗烧结能力高及具有良好稳定性的镍基催化剂，实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有双合金复合微介孔结构的催化剂、制备方法及应用，用于解决现有技术中镍基催化剂所面临的上述一系列的性能问题。

为实现上述目的，本发明提供一种具有双合金复合微介孔结构的催化剂，所述催化剂包括催化剂活性组分及催化剂载体，所述催化剂活性组分包括双合金，所述双合金包括镍锡合金和镍镧合金，所述催化剂载体包括具有微介孔结构的二氧化硅。

可选地，所述催化剂中，镍元素、锡元素、镧元素与所述二氧化硅的质量分数比分别包括(0.2～5)％、(0.1～2)％、(0.2～5)％。

本发明还提供一种制备具有双合金复合微介孔结构的催化剂的方法，包括以下步骤：

提供微孔分子筛及碱性溶液，将所述微孔分子筛置于所述碱性溶液中，通过第一处理，制备催化剂载体；其中，所述微孔分子筛包括具有微孔结构的二氧化硅，所述催化剂载体包括具有微介孔结构的二氧化硅；

提供金属溶液，将所述金属溶液浸渍于所述催化剂载体上，通过第二处理，制备催化剂前驱体；其中，所述金属溶液包括镍元素、锡元素及镧元素；

对所述催化剂前驱体进行第三处理，所述第三处理包括还原步骤，制备催化剂；其中，所述催化剂中的催化剂活性组分包括双合金，所述双合金包括镍锡合金和镍镧合金。

可选地，所述第一处理包括进行水热处理、洗涤产物至中性、干燥及焙烧的步骤，其中，水热处理温度包括120℃～180℃，水热处理时间包括5h～120h。