[发明专利]改性硅酸钙基镍系催化剂及其制备方法、应用

说明书

本发明涉及沼气、工业固废资源化利用及催化剂制备技术领域，尤其涉及改性硅酸钙基镍系催化剂及其制备方法、应用。制备方法包括：用碱剂浸出硅基固体废弃物，得到硅酸盐浸出液；将硅酸盐浸出液、镧系金属对应的硝酸盐溶液滴加至氢氧化钙悬浊液中进行第一次沉淀反应，反应生成的沉淀物经过滤、干燥、焙烧后得到改性的硅酸钙载体；将改性的硅酸钙载体分散于无水的醇溶剂中得到混合悬浊液，将镍盐的醇溶液滴加至混合悬浊液中进行第二次沉淀反应，加热搅拌至无水的醇溶剂和镍盐的醇溶液中的醇挥发，干燥、焙烧，得到改性硅酸钙基镍系催化剂。该制备方法所得到的改性硅酸钙镍系催化剂具有成本低、稳定性和活性较高的优点，具有工业化应用前景。

技术领域

本申请涉及沼气、工业固废资源化利用及催化剂制备技术领域，尤其涉及一种改性硅酸钙基镍系催化剂及其制备方法、应用。

背景技术

沼气重整技术是一种前景广阔的沼气资源化利用技术。沼气重整反应可同时利用沼气中的甲烷和二氧化碳，将二者转化为具有更高应用价值的合成气。

催化剂在沼气重整反应中起到重要作用，但目前应用于沼气重整反应的催化剂存在成本高、易失活等问题，使得沼气重整反应的工业化应用受到限制。

发明内容

本申请提供一种改性硅酸钙基镍系催化剂及其制备方法、应用，以解决现有的应用于沼气重整反应的催化剂存在成本高、易失活等问题。

第一个方面，本申请提供一种改性硅酸钙基镍系催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

浸出：用碱剂浸出硅基固体废弃物，得到硅酸盐浸出液；

制备载体：将所述硅酸盐浸出液、镧系金属对应的硝酸盐溶液滴加至氢氧化钙悬浊液中进行第一次沉淀反应，反应生成的沉淀物经过滤、干燥、焙烧后得到改性的硅酸钙载体；

负载：将所述改性的硅酸钙载体分散于无水的醇溶剂中得到混合悬浊液，将镍盐的醇溶液滴加至所述混合悬浊液中进行第二次沉淀反应，加热搅拌至所述无水的醇溶剂和所述镍盐的醇溶液中的醇挥发，干燥、焙烧，得到所述改性硅酸钙基镍系催化剂。

进一步地，所述硅基固体废弃物包括稻壳灰、粉煤灰、冶金渣或高炉铁渣中的至少一种；所述碱剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾中的至少一种；

在所述负载的步骤中，所述无水的醇溶剂为无水乙醇、无水甲醇或无水丙醇，所述镍盐的醇溶液使用的醇与所述无水的醇溶剂相同。

进一步地，所述镧系金属对应的硝酸盐溶液包括硝酸铈、硝酸镧、硝酸钐或硝酸镨中的至少一种；

在所述制备载体的步骤中，所述硅酸盐浸出液中的硅酸根离子与所述氢氧化钙悬浊液中的氢氧化钙的摩尔比为0.9:1～1.1:1；镧系金属元素在所述改性后的硅酸钙载体中的掺杂量为1wt％～10wt％。

进一步地，在所述制备载体的步骤中，所述硅酸盐浸出液的滴加速率为20mL/h～30mL/h，所述镧系金属对应的硝酸盐溶液的滴加速率为10mL/h～15mL/h，所述第一次沉淀反应在温度为25℃～60℃、搅拌速率为450rpm～550rpm的条件下反应2h～8h。

进一步地，在所述制备载体的步骤中，反应生成的沉淀物在过滤之后、干燥之前还依次用水洗涤至少一次、用醇溶剂洗涤至少一次，干燥的条件为在75℃～85℃下干燥10h～14h，焙烧的条件为在500℃～800℃下焙烧1.8h～2.5h。

进一步地，在所述负载的步骤中，将改性的硅酸钙载体加入到所述无水乙醇中超声分散10min～15min得到所述混合悬浊液，其中，所述改性的硅酸钙载体与所述无水乙醇的固液比为1g:30mL～1g:60mL，所述改性硅酸钙基镍系催化剂中的镍元素的负载量为0.5wt％～10wt％。