[发明专利]双金属合金在抗积碳甲烷水汽重整催化剂中的应用

说明书

本发明公开了一种用于抗积碳的甲烷水汽重整催化剂的双金属合金，所述双金属合金由两种金属组成，通式为A_xB_y，其中，A为Fe、Co、Ni中的一种，B为Ga、Zn、Sn中的一种；xy满足3y≥x≥y；本发明还涉及上述的双金属合金在抗积碳甲烷水汽重整催化剂中的应用。本发明的有益之处在于：使用Fe、Co、Ni和Ga、Sn、Zn合金作为甲烷水汽重整催化剂，其价格低廉；Fe、Co、Ni和Ga、Sn、Zn存在大量稳定合金相，合成方法简单；合金表面活化位点对碳氧吸附能力适中，具有较高的甲烷水汽重整活性；由于合金表面对碳吸附能力强的位点和吸附弱的位点交替出现，表面碳原子分散于催化剂表面，具有良好的抗积碳性能。

技术领域

本发明涉及一种双金属合金，具体涉及双金属合金在抗积碳甲烷水汽重整催化剂中的应用，属于抗积碳甲烷水汽重整催化剂技术领域。

背景技术

目前，世界能源稀缺，氢气是重要的绿色新能源，而甲烷水汽重整作为一种经济、高效的制氢方法越来越受到国内外研究学者的关注。例如，文献Journal of Catalysis,1993,144(1):38-49中，J.R.Rostrup-Nielsen和J-H.Bak Hansen通过实验证明，Ni具有较高的甲烷水汽重整活性，但表面极易积碳；贵金属Pt和Pd具有较好的甲烷水汽重整活性，且可以抗积碳。然而，贵金属的价格限制了其在实际生产中的应用。因此，寻找廉价且抗积碳的高效甲烷水汽重整催化剂具有十分重大的意义。

另外，在文献Journal of Power Sources 242(2013)762-767中，P.Zuo et al.提出了使用催化剂表面C*和C*结合形成C₂*分子的活化能判断催化剂的抗积碳性能，并成功地通过密度泛函理论计算说明了NiAu、NiAg和NiCu合金具有抗积碳的能力；然而，他们忽略了NiAu中包含贵金属，价格昂贵，及NiAg和NiCu合金相无法稳定存在的事实。

发明内容

针对现有催化剂存在的问题，使用(Fe、Co、Ni)和(Ga、Zn、Sn)组成的双金属合金催化甲烷水汽重整，使催化剂具有高活性、廉价、抗积碳的特性。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种用于抗积碳的甲烷水汽重整催化剂的双金属合金，所述双金属合金由两种金属组成，通式为A_xB_y，

其中，A为Fe、Co、Ni中的一种，B为Ga、Zn、Sn中的一种。

优选的、所述双金属合金A_xB_y中xy满足3y≥x≥y。

一种催化剂，以权利上述双金属合金为主要活性物质。

双金属合金在抗积碳甲烷水汽重整催化剂中的应用。

本发明的有益之处在于：

(1)本发明使用(Fe、Co、Ni)和(Ga、Sn、Zn)合金作为甲烷水汽重整催化剂，其价格低廉；

(2)(Fe、Co、Ni)和(Ga、Sn、Zn)存在大量稳定合金相，合成方法简单；

(3)合金表面活化位点对碳氧吸附能力适中，具有较高的甲烷水汽重整活性；

(4)由于合金表面对碳吸附能力强的位点和吸附弱的位点交替出现，表面碳原子分散于催化剂表面，具有良好的抗积碳性能。

附图说明

图1是本发明的一个实施例中双金属合金活性分布示意图；

图2是积碳和抗积碳催化剂表面碳吸附位点分布示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。