[发明专利]NiO/MgAl2

说明书

本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及球磨法制备MgAl₂O₄尖晶石负载的NiO或Ni催化剂，以镁铝尖晶石为载体、以NiO或Ni为活性组分，其中所述活性组分的质量占NiO/MgAl₂O₄催化剂总质量的5～25％。球磨后焙烧得到催化剂活性成份为NiO，可用于低浓度甲烷或挥发性有机气体的催化燃烧反应。NiO经过还原，得到负载型Ni金属催化剂，可用于有机物不饱和键加氢或有机物水蒸汽或水相重整反应。本发明催化剂可用于低浓度甲烷或挥发性有机气体的催化燃烧、有机物加氢或重整制氢。与现有技术相比，本发明催化剂活性高、成本低廉、热稳定性好，制备方法简单、环保，减少废水排放，易于工业化。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体为一种NiO/MgAl₂O₄催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

镍催化剂由于其催化活性好、机械强度高、对毒物不敏感、导热性好等优点，不仅是氧化脱氢、脱卤、脱硫等转化过程的良好催化剂，还被广泛应用于各种不饱和烃的加氢和有机物的重整制氢。镍催化剂制备成本低且容易得到，在工业应用前景上很有潜力。

将镍催化剂负载在合适的载体上，镍活性物种本身会和载体形成一种有序的整体，从而有效提高催化剂的活性和稳定性，这种整体被称为负载型镍催化剂。载体增大催化剂活性表面，为活性组分提供适宜的孔结构，使其具有良好的分散状态从而减少活性组分用量。同时载体可以改善催化剂的机械强度、导热性和热稳定性，延长催化剂使用寿命。载体除本身可提供活性中心外，还能通过与活性组分发生相互作用来提高催化剂性能。负载型镍催化剂最常用的载体是γ-Al₂O₃。γ-Al₂O₃具有良好的机械性能和再生性能，且价格低廉，但其与过渡金属氧化物之间存在的强相互作用限制了活性组分催化活性的进一步提高。向γ-Al₂O₃加入其他氧化物进行调变，可以降低与活性组分相互作用的强度，减少难还原的NiAl₂O₄镍铝尖晶石结构的形成，提高催化剂性能。如向γ-Al₂O₃中加入MgO，形成稳定的MgAl₂O₄镁铝尖晶石结构，活性组分镍与载体的相互作用强度就会降低。此外，镁铝尖晶石不仅兼备γ-Al₂O₃和MgO两种氧化物的优点，还具备了新的优点，如更好的热稳定性、机械强度和抗水合性能。但是镁铝尖晶石需要很高的焙烧温度，且常见方法制备出来的催化剂镁铝尖晶石载体表面仍会形成镍铝尖晶石结构，镍的利用效率不高，因此目前镁铝尖晶石在负载型镍催化剂中的应用并不广泛。

催化剂的制备方法会对其活性和稳定性产生很大影响，即使催化剂的活性组分和负载量完全相同，其催化性能也会因制备方法和条件不同而有所差别。目前负载型镍催化剂的制备方法以共沉淀法、浸渍法、溶胶-凝胶法和溶液燃烧法等最为常见。共沉淀法和浸渍法制备的催化剂活性组分分布不均；溶胶-凝胶法制备周期长，且易产生污染；溶液燃烧法可控性差。这些常见的方法都会产生废水或废气污染，对环境造成影响。

负载型镍催化剂广泛应用于多种反应过程：①有机物加氢。镍催化剂在CO_x加氢甲烷化反应中活性高、CH₄选择性好，是目前最普及的甲烷化催化剂；苯胺焦油加氢裂化反应在镍催化剂的催化下苯胺焦油裂解率可达到100％；裂解汽油需经两段加氢后方可作为芳烃抽取的原料，镍催化剂凭借优异的抗砷、耐胶质能力成为主要的一段加氢催化剂。②有机物催化重整。镍催化剂在CH₄-CO₂重整反应中呈现良好的活性和选择性；镍催化剂在甲烷、正丁烷等有机物水蒸气重整反应中活性温度低，可以降低产物中的甲烷和CO含量。③有机物催化氧化。镍催化剂在乙烷氧化脱氢反应中可以显著提高乙烯产率。在镍催化剂上进行异丁烷脱氢反应异丁烯的收率显著提高。