[发明专利]一种逆水煤气变换催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及催化剂技术领域，公开了一种逆水煤气变换催化剂及其制备方法和应用。该催化剂以氧化镧为载体，负载钴单质，化学式表示为Co/La₂O₃，制备方法如下：将六水合硝酸镧和六水合硝酸钴溶于水中，搅拌均匀后，制成混合溶液；在20‑30℃、搅拌条件下，将碳酸钠溶液滴加到混合溶液中，将溶液pH调节至9‑11后，继续搅拌4‑5h，再静置20‑24h老化；过滤，将沉淀洗涤至中性后，干燥；在550‑650℃下煅烧3.5‑4.5h后，获得逆水煤气变换催化剂。本发明将钴负载在氧化镧中，能减少逆水煤气变换的副产物甲烷；并采用共沉淀法制备Co/La₂O₃，能进一步减少甲烷的生成，并提高催化剂的催化活性和热稳定性。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，尤其涉及一种逆水煤气变换催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

CO₂在大气中的浓度急剧增长，引发一系列严峻的环境问题，如气候变暖、冰川融化和海洋酸化等，已严重威胁到人类的生存环境。同时，CO₂也是世界上储量最丰富和最为廉价的C₁资源，其资源化利用已成为当今世界研究的热门课题之一。CO₂分子具有高的第一电离能(13.79eV)和较高的电子亲和能(38eV)，属于难给出电子而易获得电子的分子，即CO₂的还原需要输入高能电子给体，如还原剂H₂、C负离子或外部光源等。目前，H₂可以通过多种途径获得，如电解水制H₂、光解水制H₂和生物质制H₂等，所以CO₂资源化重点主要聚焦于CO₂加氢转化。

逆水煤气变换反应(CO₂+H₂＝CO+H₂O)可以将温室气体二氧化碳转化为更有利用价值的CO，近年来备受关注。Ni和Co基催化剂可用于催化二氧化碳逆水煤气变换反应。然而，镍催化剂在反应过程容易生成甲烷副产物，存在逆水煤气变换反应选择性差的问题；钴基催化剂虽然选择性优于镍基催化剂，但反应过程中仍然会有甲烷生成，现有技术中将Co单质负载在一些载体上，虽然能提高催化效率，但难以解决生成副产物甲烷的问题，例如，据文献(Li W,Nie X,Jiang X,et al.ZrO₂ support imparts superior activity andstability of Co catalysts for CO₂ methanation[J].Applied Catalysis B:Environmental,2018,220:397-408)报道，采用Co/TiO₂(Co含量为10wt％)催化逆水煤气变换反应，生成的产物一氧化碳和甲烷中，甲烷的体积分数为4.2％。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种逆水煤气变换催化剂及其制备方法和应用。本发明将Co负载在La₂O₃中，能减少逆水煤气变换的副产物甲烷；并采用共沉淀法制备Co/La₂O₃，能进一步减少甲烷的生成。

本发明的具体技术方案为：

一种逆水煤气变换催化剂，化学式表示为Co/La₂O₃；所述催化剂以La₂O₃为载体，负载Co单质。