[发明专利]一种甲醇重整制氢的铜铝尖晶石催化剂及其制法和应用

说明书

本发明属于甲醇制氢领域，具体技术方案为：一种甲醇重整制氢的铜铝尖晶石催化剂，由0.0％‑45.0％CuO、55.0％‑80.0％Al₂O₃组成，催化剂具有面心立方的尖晶石结构，属于尖晶石固溶体，合成温度低、比表面积大，且催化活性高和稳定性好的优点；催化剂的具体制备方法为：将Cu的前驱物、Al的前驱物与溶剂混合均匀后，球磨处理0.5h‑20h后，烘干0‑3h，获得尖晶石前驱体；将尖晶石前驱体置于在空气气氛中，在温度400℃‑1000℃条件下焙烧0‑6h，制成铜铝尖晶石催化剂；将催化剂应用于甲醇重整制氢反应，催化剂对甲醇重整制氢反应具有较高的催化活性和稳定性。

技术领域

本发明属于甲醇制氢领域，具体涉及一种用于甲醇重整制氢的尖晶石催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

甲醇是一种重要的化工原料，其来源广泛、易存贮和运输。通过甲醇与水蒸气发生重整反应(CH₃OH+H₂O→3H₂+CO₂)可以有效地制取氢气，该工艺具有反应条件温和、无腐蚀、产物成分少易分离等优点，在中小型规模用氢领域具有明显的竞争优势，近年来该技术得到了广泛的研究。

甲醇重整制氢工艺的核心技术在于催化剂，已报道和应用的催化剂包括贵金属和非贵金属两大类。贵金属催化剂在催化活性和稳定性方面具有优势，但价格昂贵；非贵金属催化剂以铜基催化剂研究最多，表现出较好的催化活性和选择性。

相比传统负载型铜基氧化物催化剂，具有尖晶石结构的铜基催化剂表现出更高的催化活性和更好的稳定性，如CuMn₂O₄、CuFe₂O₄、CuAl₂O₄，其催化活性明显高于对应的负载型铜氧化物催化剂。在众多铜基尖晶石催化剂中，铜铝尖晶石催化剂表现出较高的催化活性。

铜铝尖晶石催化剂的制备主要包括前驱体合成和前驱体焙烧两个过程。目前铜铝尖晶石前驱体的主要合成方法可分为液相法和固相法，其中，通过液相法合成的前驱体均匀度高、焙烧温度较低，但操作复杂、重复性低、合成的尖晶石催化剂比表面积较低(一般小于10m²/g)；而固相球磨法操作简单，过程简单环保，合成的尖晶石催化剂比表面积较高(一般大于20m²/g)。

获得的前驱体经过焙烧后生成尖晶石结构，温度越高尖晶石含量越高，但同时高温会导致催化剂比表面积快速减小、催化活性降低。目前，基于固相法前驱体合成铜铝尖晶石的焙烧温度通常在900℃-1200℃，然而，高温不仅导致催化剂比表面积降低，而且催化剂制备成本增加，因此需要探索低温合成铜铝尖晶石催化剂的技术。

发明内容

为解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种合成温度低、比表面积大且催化性能好的甲醇制氢铜铝尖晶石催化剂。

本发明提供了甲醇制氢铜铝尖晶石催化剂的制备方法

本发明提供了甲醇制氢铜铝尖晶石催化剂的具体应用。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种甲醇重整制氢的铜铝尖晶石催化剂，催化剂由CuO和Al₂O₃组成，各组分按照质量分数配比如下：20.0％-45.0％CuO，55.0％-80.0％Al₂O₃。

催化剂具有面心立方的尖晶石结构，属于尖晶石固溶体。

用于制备一种甲醇重整制氢的铜铝尖晶石催化剂的方法，具体步骤如下：