[发明专利]煤炭电解加氢液化催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤炭电解加氢液化催化剂及其制备方法。

背景技术

在石油资源日益紧缺的今天，针对我国“富煤、贫油、有气”的能源资源结构现状，煤炭液化技术作为一种煤炭综合利用的有效手段，在制取高热值，高效燃料油方面有着重要应用，同时对国家的能源安全有着重要的战略意义。然而，传统的煤炭液化过程是在400℃的高温和10Mpa的高压下进行的，这些苛刻的条件对仪器设备的要求很高，并且造成了很大的能量浪费，因此，我们提出在特定催化剂作用下对煤炭进行电解加氢液化的新型方法。

煤的电解加氢液化是煤在电解池内进行阴极加氢，转化为可溶性的低分子有机产品，再对其进行进一步加氢得到可以利用的燃料和化工产品。如上所述，煤直接液化一般是在很高的温度和压力条件下，在催化剂和供氢溶剂的存在下将煤加氢直接转化为液体燃料和化工产品的加工过程，煤的电化学加氢还原是利用电场势能代替了高温和高压的条件，具有操作条件简单，设备要求较低，经济成本低的优点。煤炭样品的状态对于煤炭的液化产率影响很大，因此高效的电解加氢催化剂对于煤炭液化有着重要的作用。

NiB系列催化剂已经在有机物的加氢反应中有所应用，由于B在催化剂中呈现负电态，因而使得煤浆溶液中可以产生更多的活性氢，因此加氢反应更为剧烈，我们采用电解方法代替传统的高温高压法，对设备的要求更低，反应条件更为温和，因此更加环保节能。

然而，在煤炭电解加氢液化的技术领域中，有相关加氢催化剂的制备和应用仍不多见。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种煤炭电解加氢液化催化剂，该催化剂具有较大的比表面和较好的电解加氢催化活性，能够很好的适用于煤炭的电解液化中，并且可以有效地提高煤炭电解加氢的电流密度和液化产物产率。

本发明的目的之二在于提供该催化剂的制备方法。

为达到上述目的。本发明采用如下技术方案：

一种用于煤炭电解加氢液化的催化剂，其特征在于该催化剂是以二氧化硅为载体，负载有镍、铜和硼，其质量比为Ni：Cu：B：SiO₂为（0.13~0.38）：（0.14~0.41）：（0.09~0.27）：（0.1~1。

一种制备上述的煤炭电解加氢液化催化剂的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：

a.         将镍源和铜源溶于去离子水中配制成镍铜盐混合溶液，其中镍、铜盐的浓度浓度均为0.1~0.3M；然后加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）及SiO₂；每升混合溶液中加入0~50.0g的聚乙烯吡咯烷酮；

b.        将氨水溶液缓慢加入到步骤a所得的混合溶液中，得到蓝色胶体溶液；

c.         将1M硼源溶液滴加到步骤b所得蓝色胶体溶液中，并用超声波引发还原反应，得到黑色沉淀物；待无气泡产生后，固液分离，洗涤至中性，再用乙醇洗涤，真空干燥，最后制得煤炭电解加氢液化催化剂；

上述的镍盐为氯化镍、硫酸镍或硝酸镍。

上述的铜源为氯化铜、硝酸铜或硫酸铜中

上述的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的分子量为58000。

上述的SiO₂为将颗粒大小约为40μm的商业柱层层析硅胶，在马弗炉中经以10℃/min从室温升温至500℃，煅烧5h后得到。

上述的硼源为NaBH₄或KBH₄。

上述的氨水溶液的浓度为0.15M。

上述的硼源溶液的滴加流速为10r/min，所用的超声波的频率为50KHz，功率为180W。。

由本发明方法制备的加氢催化剂，其具有很大的比表面和电解加氢催化活性，能够很好的适用于煤炭的电解液化中，并且可以有效地提高煤炭电解加氢的电流密度和液化产物产率。

更具体地，本发明的特点在于利用NiCuB催化剂中B的电负态，在电势能作用下，使得煤浆溶液中水更易电解为活性氢，从而产生煤炭加氢的效果。同时，Cu的加入有利于催化剂中Ni的分散，使其具有更好的催化性能。本发明的操作方法简单，更加环保节能，可以有效地提高煤炭电解加氢的电流密度和液化产率。

附图说明

    图1为NiCuB@SiO₂催化剂的阴极极化曲线。

    图2为NiCuB@SiO₂催化的扫描电镜图。

    图3为处理后的液化产率图。

    表1为加氢催化剂的BET比表面积。

具体实施方式