[发明专利]一种硅酸镍包裹镍催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种硅酸镍包裹镍催化剂的制备方法，包括：将有机溶剂，表面活性剂加入到镍源水溶液中，在氮气气氛下搅拌，然后加入pH调节剂，以调节pH值至10～14，形成悬浊液；将硅源在氮气气氛下加入到得到的悬浊液，经搅拌加热，离心，洗涤，干燥处理后得到催化剂前体；将所得到的催化剂前体在氢气气氛下还原处理后得到硅酸镍包裹镍催化剂。本发明将生成的硅酸镍前体经还原后获得部分镍，硅酸镍前体与部分镍共存即得本发明的硅酸镍包裹镍催化剂，镍纳米颗粒较小，且可以在反应条件下稳定存在，从而进一步提高催化剂在水煤气变换反应中的活性和稳定性。

技术领域

本发明涉及一种催化剂，具体是一种硅酸镍包裹镍催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

水煤气变换催化剂主要应用于工业制氢领域。化石燃料重整或气化产物中含有高浓度的一氧化碳，以其为原料气，通过水煤气变换反应，可将原料气中的一氧化碳转化为二氧化碳，同时将水中的氢转化为氢气，用于制取高纯度的氢气。

水煤气变换反应常见主要采用铁系、钴钼系和铜系催化剂。铁系催化剂活性温区高，用于高温水煤气变换反应，能耗较高；钴钼系催化剂活性相为硫化钴、硫化钼或钴钼复合硫化物，原料气中需含有一定浓度的硫化合物，易对后续流程的催化剂产生毒化作用；铜系催化剂主要应用于低温水煤气变换反应过程，在反应体系温度高于300℃时，易因铜颗粒的团聚而失活。

上述问题的存在，严重制约着水煤气变换反应，因此，合理地设计一种高效的水煤气变换反应催化剂显得尤为重要。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种硅酸镍包裹镍催化剂及其制备方法和应用，所制备得到的催化剂在水煤气变换反应中，均有较高的活性和稳定性。

本发明第一方面提供一种硅酸镍包裹镍催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：将有机溶剂，表面活性剂加入到镍源水溶液中，在氮气气氛下搅拌至澄清状态，然后加入pH调节剂，以调节pH值至10～14，形成悬浊液，即氢氧化镍；

S2：将硅源在氮气气氛下加入到所述步骤S1得到的悬浊液，经搅拌加热至少12h，离心，洗涤，60℃真空干燥3h处理后得到催化剂前体，即硅酸镍；

S3：将所述步骤S2得到的催化剂前体在氢气气氛下还原得到部分镍后，即获得硅酸镍包裹镍催化剂。

进一步的，所述镍源水溶液含量为60％～80％。

进一步的，所述镍源选自硝酸镍、氯化镍或硫酸镍中的至少一种，其中优选为硝酸镍，进一步优选为六水合硝酸镍。

进一步的，所述表面活性剂为5～10mL。

进一步的，所述表面活性剂选自P40、P123或F127中的至少一种，其中优选为P40。

进一步的，所述有机溶剂为5～10mL。

进一步的，所述有机溶剂选自环己烷。

进一步的，所述pH调节剂选自氨水溶液、氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中的至少一种，其中优选为氨水溶液。

进一步的，所述pH调节剂为质量分数为25％～28％。

进一步的，所述硅源为4～10mL，其中优选为5～8mL。

进一步的，所述硅源选自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯或硅酸钠中的至少一种，其中优选为正硅酸乙酯，进一步优选为正硅酸四乙酯。

进一步的，所述氢气气氛为5％～40％氢气和氩气的混合气，或5％～40％氢气和氮气的混合气。

进一步的，所述还原温度为300～500℃，优选为350～450℃；所述还原时间为1～4h，优选为2～3h。