[发明专利]镍基催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于催化甲烷和二氧化碳重整制合成气的镍基催化剂及其制备方法，属于甲烷二氧化碳催化重整制合成气领域。所述镍基催化剂的化学式为Ni(Mo)/(Ce_xZr_1‑xO₂)_yMgAl(O)，其中Ni为活性金属，MO₃.MgO和Ce_xZr_1‑xO₂为助剂，Al₂O₃为载体，其中x/1‑x＝0.25～4，y＝1‑15％。

技术领域

本发明涉及甲烷二氧化碳催化重整制合成气领域，特别涉及用于催化甲烷和二氧化碳重整制合成气的镍基催化剂及其制备方法。

背景技术

目前，甲烷的大规模利用主要依赖于间接转化，而甲烷二氧化碳重整是甲烷间接转化应用中较为广泛使用的方法。随着人们环保意识的提高，温室效应气体的利用和控制越来越受到关注。在甲烷二氧化碳重整工艺中，催化剂是该体系的核心。二氧化碳催化重整甲烷制合成气可以有效地将二氧化碳和甲烷这两种主要的温室效应气体转化为重要的化工原料。

而且，二氧化碳重整甲烷可制得CO/H₂＝1∶1的合成气。多年来，国内外研究者投入了大量的人力和物力对该催化反应进行了研究。但至今为止，该二氧化碳催化重整甲烷的过程仍与工业化的要求相差甚远。研究表明，在将贵金属钌(Ru)、铑(Rh)和钯(Pd)等负载于合适的载体上时，都具有较高的反应活性和抗积碳性能，例如，德国专利DE9400513公开了在Pd/ZrO₂催化剂连续使用500小时后，反应活性基本保持不变。但贵金属催化剂缺点在于价格昂贵，工业化时不具有经济上的优势。在非贵金属中，镍基催化剂具有较高的反应活性，但积碳现象严重，例如积碳会覆盖在催化剂表面导致催化剂失活，而且还会造成反应器堵塞使催化剂床层压力上升。

因此，如何解决镍基催化剂的积碳和烧结是实现工业化的根本问题之一。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本发明提供了一种用于催化甲烷和二氧化碳重整制合成气的镍基催化剂及其制备方法。所述技术方案如下：

本发明的一个目的是提供了一种用于催化甲烷和二氧化碳重整制合成气的镍基催化剂。

本发明的还一目的是提供了一种制备用于催化甲烷和二氧化碳重整制合成气的镍基催化剂的方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于催化甲烷和二氧化碳重整制合成气的镍基催化剂，其中，所述镍基催化剂的化学式为Ni(Mo)/(Ce_xZr_1-xO₂)_yMgAl(O)，其中Ni为活性金属，Mo₃.MgO和Ce_xZr_l-xO₂为助剂，Al₂O₃为载体，其中x/1-x＝0.25～4，y＝1％-15％。

具体地，所述镍基催化剂按质量分数计包括8％～15％的氧化镍、0.2％～0.70％的氧化钼，二氧化铈与二氧化锆占所述镍基催化剂总质量的1％～15％。

进一步地，所述镍基催化剂以NiMgAl类水滑石为前躯体，通过共沉淀法一步制得催化剂前躯体，之后经洗涤干燥焙烧后，在还原性的气氛中进行还原反应后使用。

进一步地，所述还原性的气氛为氢气和氮气的混合气体，在所述混合气体中氢气和氮气的比例为1:1，所述还原反应在900-1000℃下进行。