[发明专利]一种Ni-CaO-Ca12

说明书

本发明属于复合材料合成技术领域，公开了一种Ni‑CaO‑Ca₁₂Al₁₄O₃₃双功能催化剂的制备方法及其应用。该双功能催化剂的制备方法包括以下步骤：室温下将碳源、甘氨酸、铝盐和沉淀剂加入水中，发生水热反应，反应结束后冷却至室温，然后洗涤干燥得到薄水铝石包覆碳球粉末；将得到的薄水铝石包覆碳球粉末分散在水中，加入钙盐、硝酸镍和尿素，发生水热反应，反应结束后冷却至室温，洗涤干燥后再焙烧即得到Ni‑CaO‑Ca₁₂Al₁₄O₃₃催化剂。本发明的Ni‑CaO‑Ca₁₂Al₁₄O₃₃催化剂在吸附增强重整循环过程中具有优异的稳定性。

技术领域

本发明属于复合材料合成技术(能源技术)领域，特别涉及一种 Ni-CaO-Ca₁₂Al₁₄O₃₃双功能催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

当前国际形势紧张导致能源供应出现波动、价格不断上涨，这些对我国能源供应构成严峻挑战。同时，化石能源的消耗导致环境压力不断加大，尤其大量CO₂的排放产生的温室效应引起了全球的关注。而生物质资源的脱碳制氢利用对环境的CO₂净排放为零，得到的氢气是最为洁净的能源载体，是最为有效的“负排放”技术。因此，开发和推广生物质脱碳制氢对于解决国家能源危机、保护环境以及促进经济社会发展具有极其重要的意义。

生物质脱碳制氢的技术中，相比于传统的重整制氢技术，生物质催化吸附强化重整(SESRB)过程具有明显的技术优势，它通过原位捕获CO₂推动反应平衡移动，一步生产高纯度的氢气，避免了生物质重整、水汽变换、CO₂吸附以及吸附剂再生分离等的多步过程。同时SESRB对CO₂进行固定和集中，以便进一步处理和利用。高纯氢和CO₂富集的特点使得催化吸附强化重整技术迅速成为当前脱碳制氢领域研究的热点。

吸附增强实践中，目前主要采用将吸附剂与催化剂结合到一个颗粒中的材料制备策略，得到的双功能催化剂不仅解决了催化剂与吸附剂混合的问题，同时也有利于减小反应器所需的体积。如专利公开文本CN108328574A采用 Ni-Ca-Al双功能催化剂对木质素黑液进行吸附增强重整，得到的氢气纯度可达 96％。Gong Jinlong等人(EnergyEnvironmental Science,2012,10:8942-8949) 将Ni–CaO–Al₂O₃双功能催化剂用于乙醇吸附增强重整制氢反应。这些双功能催化剂都是以类水滑石为前驱体通过共沉淀法制备得到。但共沉淀法制备得到的双功能催化剂的比表面积通常较小，不具备孔结构。Yu Hao等人(International Journal of Hydrogen Energy,2017,42:17446-17456)制备得到的水滑石为前驱体的Cu-CaO-Ca₁₂Al₁₄O₃₃催化剂的比表面积4.3m²/g。高表面且孔结构丰富的双功能催化剂的开发对于提高吸附增强重整过程的稳定性意义重大。Liu等(Liu S，Chen D，Zhang K.Production of hydrogen by ethanol steam reforming over catalysts fromreverse microemulsion derived nanocompounds [J].Int J Hydrogen Energy，2008，33:3736-3747.)采用反相微乳液法制备出 Ni/Mg/Al类水滑石衍生催化剂，催化剂对乙醇蒸汽重整反应显示出最佳的活性和最大的比表面积，但是在多次循环过程中，催化剂整体吸附效率的降低，循环稳定性下降。而稳定性的提高在于活性组分-载体间的强相互作用，这能有效抑制活性组分的迁移烧结和积炭。