[发明专利]一种复合催化剂及其制备方法和应用

说明书

一种复合催化剂及其制备方法和应用，取白云石矿石，放入马弗炉中高温下煅烧，然后取白云石粉碎成粉末；将经过预处理的白云石粉末与KOH溶液混合，在水浴中搅拌，静置浸渍，浸渍完毕后将所得的产物在烘箱内干燥，然后煅烧；将煅烧完毕的产物置于干燥器内冷却至室温；将上步得到的粉末进行研磨并筛分，得到复合催化剂。本发明制得的复合催化剂廉价易得，制备简单，催化活性好，产气中H₂体积分数高、产氢效果好、抗烧结和抗积碳能力强。

技术领域

本发明涉及一种催化剂及其制备方法，尤其涉及生物质气化制备富氢合成气的复合催化剂及其制备方法。

背景技术

能源是社会发展的必要条件，随着社会进步和工业的飞速发展，能源短缺和环境污染的问题也随之而来。积极调整能源结构，寻求可持续发展道路，减少化石能源的依赖，开发和利用可再生能源成为解决温室气体排放、缓解气候恶化和保障能源安全的重要手段。

氢能是一种清洁环保的二次能源，燃烧热值高、产物清洁且适用范围广，可用于燃料电池，同时可以合成其他化学品，从而实现新能源的高效利用。目前的制氢方式包括传统化石能源制氢、电解水制氢等。传统化石能源制氢技术的高能耗、高污染和大量温室气体的排放问题，使得氢能未能实现全过程的可再生和清洁化；生物质气化制氢技术因其清洁可再生、高效环保、技术先进和可规模化应用得到广泛研究。

生物质气化制备富氢合成气是指生物质在气化剂的作用下高温发生热化学转化从而生成以H₂、CO为主要成分的富氢合成气的过程。在此过程中，副产物焦油的形成会堵塞管道、污染设备并造成合成气质量下降从而增加净化成本。引入催化剂是促使焦油裂解、提高气体产率和改善合成气的有效措施。目前用于生物质气化的催化剂主要有以白云石为代表的天然矿物催化剂、镍基催化剂和碱及碱金属催化剂，但单一催化剂存在自身局限性，对于氢气体积分数的提升效果有限，需要性能更好的催化剂来解决上述问题。实验室自制复合催化剂与未添加催化剂相比，氢气体积分数最高提升14.97％，产氢率可以提高62.32g/kg，与白云石催化剂相比，产氢率最高提升36.76g/kg，实现了对白云石催化剂的改性，与KOH催化剂相比，改性后的复合催化剂抗积碳能力有所提升，延长了催化剂的使用寿命。

发明内容

解决的技术问题：本发明针对上述技术问题，提供一种复合催化剂及其制备方法和应用。

技术方案：一种复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：第一步，载体预处理：取白云石矿石，放入马弗炉中在750℃-900℃高温下煅烧4～5h，然后取20-40g白云石粉碎成30-60目的粉末；第二步，活性组分的引入：将经过预处理的白云石粉末与30-400mL质量分数为4％-8％的KOH溶液混合，在50℃-70℃水浴中搅拌4～5h，静置浸渍12h，浸渍完毕后将所得的产物在105℃烘箱内干燥12h，然后在750～900℃下煅烧4～5h；将煅烧完毕的产物置于干燥器内冷却至室温；第三步，催化剂的筛分：将上步得到的粉末进行研磨并筛分，得到30-60目复合催化剂。

优选的，上述白云石矿石中CaO质量分数为28.2％，KOH溶液的质量分数为6％，催化剂负载量为Ca与K的摩尔比为1:2，煅烧温度在900℃。

上述制备方法制得的复合催化剂。

按质量份，上述复合催化剂中KOH：3～24份，白云石：20～40份。

上述复合催化剂在生物质气化制备富氢合成气中的应用。