[发明专利]一种花型催化剂、其制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种花型催化剂的制备方法及应用，其中花型催化剂的精细制备包括以下步骤：将钴源、镍源、辅助剂与沉淀剂在水中混合进行水热反应，在氧化气氛中煅烧后，得到一种花型催化剂。与现有技术相比，本发明在辅助剂存在的条件下通过精确调控水热反应中的沉淀剂以及钴镍金属比例制备得到片层组装的花型催化剂，该花型催化剂具有特殊形貌及高分散性。并且上述催化剂在煤层气制取甲醇的催化反应中表现出与贵金属催化剂相媲美的催化活性以及长时间的稳定性，同时该花型催化剂制备成本低、活性高、稳定性强，因此是一种具有前景的催化技术。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，尤其涉及一种花型催化剂、其制备方法及应用。

背景技术

碳氢化合物是大气中重要的污染物，如分子量较小的烃类是光化学烟雾的主要参与者，并且其中甲烷的温室效应大约是二氧化碳的21倍，大量的排放将会对环境造成严重的破坏。煤层气的主要有机成分为甲烷，伴随着煤矿开采我国每年有大量煤层气的浪费，如何避免过多的甲烷直接排放到空气中，将煤层气变废为宝具有很高的研究价值。

甲醇不仅是一种清洁的能源燃料，还是重要的化工原料。相比于甲醇工业化制备工艺煤气化-费托合成法，甲烷直接转化制甲醇技术路线具有过程短、能耗低、原子经济强的特点。但是，煤层气部分氧化制取甲醇的催化剂选择是一个难题。贵金属虽然具有较好的活性，但由于价格高、储量少的特点，不利于大规模的工业化应用。因此发明一种具有特定形貌的过渡金属氧化物催化剂来实现煤层气制取甲醇具有十分重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种花型催化剂、其制备方法及应用，该花型催化剂催化煤层气部分氧化制备甲醇具有较高的稳定性及催化活性。

本发明提供了一种花型催化剂，所述花型催化剂由镍钴氧化物纳米片组装形成。

本发明还提供了一种花型催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将钴源、镍源、辅助剂与沉淀剂在水中混合进行水热反应，在氧化气氛中煅烧后，得到花型催化剂。

优选的，所述钴源选自硝酸钴、氯化钴与醋酸钴中的一种或多种；所述镍源选自硝酸镍、氯化镍与醋酸镍中的一种或多种；所述辅助剂选自硫酸钾、硫酸钠与硝酸钠中的一种或多种；所述沉淀剂选自氢氧化钠、氨水与尿素中的一种或多种。

优选的，所述钴源与镍源的质量比为1：10～10：1。

优选的，所述辅助剂的质量为钴源与镍源总质量的8％～90％；所述沉淀剂的质量为钴源与镍源总质量的30％～350％。

优选的，混合后体系中钴源与镍源总的浓度为0.01～0.5g/ml。

优选的，所述水热反应的温度为80℃～200℃；所述水热反应的时间为10～100h；

所述煅烧的温度为200℃～1000℃；所述煅烧的时间为1～80h；所述氧化气氛中氧气的体积含量为15％～25％。

本发明还提供了一种上述的花型催化剂在催化甲烷氧化制备甲醇中的应用。

本发明还提供了一种煤层气部分氧化制备甲醇的方法，以上述的花型催化剂为催化剂催化煤层气进行部分氧化反应。

优选的，所述部分氧化反应在连续气流状态中进行；所述气流的空速为10000～30000h^-1。

本发明提供了一种花型催化剂的制备方法，包括以下步骤：将钴源、镍源、辅助剂与沉淀剂在水中混合进行水热反应，在氧化气氛中煅烧后，得到花型催化剂。与现有技术相比，本发明在辅助剂存在的条件下通过水热反应中沉淀剂精确调控钴镍金属比例制备得到片层组装的花型催化剂，该花型催化剂具有高分散性及煤层气制取甲醇的催化活性，且无需贵金属作为活性位点。