[发明专利]一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体及其制备与应用

说明书

本发明公开了一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体及其制备与应用。本发明以HY分子筛作为载体，同时引进过渡金属对分子筛进行改性，所得金属改性HY氧载体中过渡金属的负载量为5～25％，提高了三维多孔HY分子筛的催化和载氧能力，能够实现在一定反应条件下将热解液相产物转化为富氢合成气，通过调节反应工况能够对合成气中H₂/CO的比值在0.5‑3.0左右进行调控，有利于进一步的费托合成。

技术领域

本发明属于化学链重整制合成气技术领域，具体涉及一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体及其制备与应用。

背景技术

氢气，具有能量密度高、燃烧后零碳排放等优点，被认为是一种环境友好的清洁能源载体，氢可用于许多工业，如化肥工业、石油化工工业、燃料电池等。同时人们还将氢作为清洁能源载体来进行一系列的应用，例如运输、加热和能量储存等。因此在众多能源中，氢能以其对环境的友好性而得到了广泛的关注。目前，全球氢气的生产几乎都来自化石能源，然而在这过程中也产生了CO₂等温室气体。因此为了降低CO₂排放同时满足H₂的需求，有必要发展低碳的制氢方式。

近年来，蒸汽催化重整制氢技术因良好的转化效率和环境效益而受到广泛关注。然而，由于积碳和烧结引起的催化剂快速失活是这项技术的主要难点。为此，研究学者引入了化学链重整制氢技术(chemical looping reforming,CLR)，通过循环氧化和还原氧载体以转化燃料制取富氢气体。而载氧体是化学链反应的重要影响因素，良好的载氧体应当具有较高的氧迁移率、高催化活性以及耐烧结能力等。

生物质热解是生物质高值化转化的一个重要途径，在此过程中生成生物炭、热解气和液相产物。热解产生的液相产物成分复杂且含有焦油、苯以及苯的衍生物在内的多种有害物质，不能直接使用。此外液相产物中含水量高且大多呈酸性，并在储存时容易分层，需要进一步深加工制成化学品才有应用前景，而精制过程较复杂，大大增加了应用的成本，在实际生产中难以大规模应用。然而化学链重整反应的过程简单快捷，而且可以利用热解液相产物含水量高的特点，减少化学链重整反应所需的水蒸气，利用富氢液相产物本身的水分生产出富氢气体，并且以这种方式制氢将大大减少温室气体的排放。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述方法制得的一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体。

该镍改性HY分子筛氧载体包括大比表面且孔隙结构发达的HY分子筛和过渡金属镍，其中过渡金属镍的负载量为5～25％，具有高活性、高选择性和高稳定性。本发明以HY分子筛作为载体，同时引进过渡金属镍对分子筛进行改性，提高三维多孔HY分子筛的催化和载氧能力，能够实现在一定反应条件下将富氢生物油转化为富氢合成气，通过调节反应工况能够对合成气中H₂/CO的比值在0.5-3.0左右进行调控，有利于进一步的费托合成。

本发明的再一目的在于提供上述一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体在热解液相产物化学链重整制取富氢合成气中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体的制备方法，包括以下步骤：

将NaY分子筛、硝酸镍六水合物和NH₄Cl溶于水中，混合均匀后搅拌1～2小时进行离子交换，然后加入碳酸铵水溶液进行共沉定，干燥，所得产物在400～900℃下煅烧4～8小时，得到三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体；

其中硝酸镍六水合物中的镍占硝酸镍六水合物中的镍和NaY分子筛总质量的5～25％。

优选的，所述硝酸镍六水合物中的镍占硝酸镍六水合物中的镍和NaY分子筛总质量的10～20％。