[发明专利]一种镍-水铝钙石基衍生催化剂

说明书

本发明属于可再生制氢的氢能技术领域，尤其涉及一种镍‑水铝钙石基衍生催化剂。本发明方法通过共沉淀法将镍引入催化剂中，镍在催化剂中的质量含量控制在5％‑15％，钙离子与铝离子在催化剂中的摩尔比为1‑3。本发明的镍‑水铝钙石基衍生催化剂，制备时使用非贵金属镍作为主要活性组分，配合共沉淀法制备的水铝钙石基衍生催化剂，在降低了催化剂成本的同时，能够保证较好的催化活性和热稳定性。将本发明的镍‑水铝钙石基衍生催化剂用于乙醇水蒸气重整反应，具有良好的活性和热稳定性，在乙醇水蒸气重整制氢反应中具有良好的催化活性，乙醇几乎完全转化；在合适的反应温度下，氢气的收率可以达到85％。

技术领域

本发明属于可再生制氢的氢能技术领域，涉及一种低成本的高效镍-水铝钙石基衍生催化剂。

背景技术

能源是人们生活中不可或缺的组成部分。而目前世界上使用的大部分能源来自化石燃料。化石燃料作为一种不可再生的能源，其在使用过程中不仅造成了严重的环境问题，而且化石燃料本身也在逐步枯竭。由此，可再生能源的寻找与使用变得越来越紧迫。氢能被公认为理想的二次能源，但目前制氢的主要原料仍是化石燃料，所以清洁的氢能制备方法是急需解决的问题。

乙醇因其含氢量较高，可得性好，毒性小，易于储存等特点，成为一种理想的制氢原料，而且原料乙醇可以通过生物质发酵获得。生物乙醇水蒸气重整制备氢气(C₂H₅OH+3H₂O→CO₂+6H₂)不仅解决了氢的可再生来源问题，而且将环境污染降到最低，反应过程中产生的二氧化碳也可在生物质培育的过程中被消耗，以此达到碳中和。但其反应过程中总是伴随着大量的副反应，这些副反应在一定程度上阻碍了主反应的进行。因此，为了最大限度地提高C₂H₅OH转化率和H₂产率，需要开发出能够有效抑制副反应的催化剂。

考虑到贵金属的昂贵成本，能达到相似催化活性的非贵金属镍被考虑用作主要活性组分；而能形成层状结构的水铝钙石被用作载体，给活性组份提供了更多的负载空间。截至目前，镍-水铝钙石基衍生催化剂的报道较少，且未被利用于乙醇水蒸气重整制氢的过程。

发明内容

本发明的目的是提出一种镍-水铝钙石基衍生催化剂，并将该非贵金属镍-水铝钙石基衍生催化剂主要用于乙醇水蒸气重整反应。煅烧后得到的镍-水铝钙石基衍生催化剂具有较好的活性和热稳定性，是一种有前景的乙醇水蒸气重整催化剂，同时非贵金属镍的使用也对乙醇水蒸气重整制氢技术向实际工业化转化有推动作用。

本发明提出的水铝钙石基衍生催化剂，通过共沉淀法将镍引入催化剂中，镍的质量含量控制在5-15％，钙离子与铝离子在催化剂中的摩尔比为1-3。

本发明提出的水铝钙石基衍生催化剂的制备方法，包括：

(1)配置摩尔体积浓度为1～2mol/L的氢氧化钠溶液；

(2)将镍、铝和钙对应的硝酸盐与去离子水混合，去离子水的体积用量为预计制备催化剂总质量的10-12倍，硝酸镍、硝酸铝和硝酸钙的用量为：镍的质量含量控制在5％-15％，钙离子和铝离子的在催化剂中的摩尔比为1-3；

(3)将步骤(1)和步骤(2)的溶液通过滴加的方式，同步滴入碳酸钠溶液中，形成悬浊液。控制悬浊液液的pH值为11～12，同时控制悬浊液的温度为40～80℃；

(4)滴加完成后，继续搅拌2小时，之后将悬浊液静置在80℃的烘箱中10～14小时；

(5)用去离子水对步骤(4)的悬浊液进行过滤，将过滤物在80℃的烘箱中静置12小时，最后在300～650℃下煅烧4～5小时，得到用于乙醇水蒸气重整的水铝钙石基衍生催化剂。