[发明专利]一种高活性、高稳定性担载镍催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高活性、高稳定性担载镍催化剂及其制备方法和应用，属于能源化工领域。该催化剂以Al₂O₃‑SiO₂‑La₂O₃或此三种氧化物中任意两种氧化物形成的复合氧化物为载体，以金属镍为活性组分,催化剂的比表面积为100‑500m²/g、孔容为0.2‑1.4cm³/g、孔径为5‑25nm,催化剂中Al‑Si‑La的摩尔比为任意值，镍的总含量为30‑90wt％，催化剂Ni金属粒径为5‑15nm。本发明通过共沉淀的方法一方面可以将Ni的载量提高到30wt％以上，另一方面又减少镍的团聚，增加了Ni的分散，镍颗粒粒径控制在纳米级别。此工艺简便，设备要求较低，所制得催化剂对有机液体储氢材料的加氢同样具有较高的活性和稳定性。

技术领域

本发明属于能源化工领域，尤其涉及一种高活性、高稳定性担载镍催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

储氢技术是实现氢能使用的关键，有机液体储氢技术相比传统储氢技术有众多优势。液体有机储氢最大的特点就是常温下这些有机液体储氢材料一般为液态，类似于汽油，能够直接使用现有的基础设施，方便运输和储存氢能。然而目前对有机液态储氢材料的加氢一般使用的为Ru基催化剂，这类催化剂价格昂贵，提高了有机液体储氢技术的成本，极大限制了有机液体储氢技术的发展。

研究开发非贵金属催化剂替代贵金属催化剂应用于有机液态储氢(LOHCs)技术中的氢化反应对于降低成本，推广液态有机储氢技术具有重大意义。镍催化剂具有活性高、价格低廉等优点，被广泛应用于加氢反应。但是镍负载氧化物用于有机液态储氢材料的加氢反应很少报道。共沉淀法是将催化剂所需的多种组分同时沉淀的一种方法，常用于制备高含量的多组分催化剂。例如南京大学沈俭一等人在CN 105618058 A专利中报道了共沉淀法制备高含量的Ni基催化剂对葡萄糖水溶液加氢制备山梨醇中具有良好的催化活性。如CN101733106 A、CN 104084209 A专利所报道的催化剂制备方法，一般情况下，共沉淀法制备催化剂时，在得到沉淀前驱体后通常采用直接煅烧还原的方式。但是，沉淀形成的过程中金属与阴离子形成的各类金属盐会直接沉积在催化剂前驱体内部，直接使用干燥后的沉淀会导致金属难以还原，从而降低金属的利用率。同时，直接还原的方法制备的催化剂粒径较大且分布不均会显著影响催化剂的活性。已有文献报道(现代化工，2018年第38卷，87-92页)在催化剂制备过程中经过水热处理后，催化剂的孔容孔径比表面积会显著增大，活性中心的密度增加，催化活性提高。因此，本制备方法将两者结合，在共沉淀的基础上采用水热处理法对沉淀进行6h水热处理，采用较低的氢气压力保证了沉淀不会生成难以还原的镍盐。所制备的催化剂具有较小的粒径分布和粒径大小，金属镍的晶型优异，分散良好。此外，复合氧化物相比于单一氧化物具有独特的物理和化学性质，较大的孔径和比表面积保证了Ni能够在载体上均匀分散，同时引入稀土La元素有利于催化剂的稳定性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种高活性、高稳定性担载镍催化剂及其制备方法和应用。

为达上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种高活性、高稳定性担载镍催化剂，该催化剂以Al₂O₃-SiO₂-La₂O₃或者此三种氧化物中任意两种氧化物形成复合氧化物为载体，以金属镍为活性组分，催化剂的比表面积为100-500m²/g、孔容为0.2-1.4cm³/g、孔径为5-25nm,催化剂中载体中的Al-Si-La的摩尔比为任意值，镍的总含量为30-90wt％，催化剂Ni金属粒径为5-15nm。

该催化剂的制备过程如下：

(1)称取一定量的A、B、C中的两种以上物质溶解于去离子水中，形成溶液A’，称取一定量的D和/或E，溶解于去离子水中，形成溶液B’，称取F溶解在去离子水中形成溶液C’；