[发明专利]一种甲烷干气重整催化剂及其制备方法

说明书

一种甲烷干气重整催化剂，在金属Ni上引入一金属M，形成金属活性组分Ni_xM_y，所述金属M为非贵金属；所述金属活性组分Ni_xM_y负载在一载体上形成甲烷干气重整催化剂，所述金属Ni的质量占载体质量的0.1％～30％，所述金属M占载体质量的0.5％～30％。本发明还提供了一种制备方法，称取水溶性镍盐和金属M的可溶性盐，溶于去离子水中配置成溶液；将配置的溶液滴入到载体中，得到催化剂前驱体；将催化剂前驱体干燥、煅烧后用H₂还原。本发明不使用贵金属，可减少成本；采用本发明方法制备的甲烷干气重整催化剂在3000h后依然保持良好的活性，使催化剂的寿命有了大幅度的提高，解决了干气重整催化剂在高温条件下容易失活的缺陷；且可大大提高了CH₄和CO₂的转化率。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，尤其涉及一种甲烷干气重整催化剂及其制备方法。

背景技术

甲烷与二氧化碳反应(干气重整)生成一氧化碳和氢气，此反应在石油化工领域中极具发展潜力，不仅增强了对天然气的利用，还同时缓解了二氧化碳带来的温室效应。更为重要的是，煤间接液化制备油所涉及的费托过程会产生的大量废气甲烷与二氧化碳，而把此废气加以合理利用则可产生费托反应的合适原料气体-合成气(CO∶H₂＝1∶1)。但是甲烷和二氧化碳都是非常惰性的气体，干气重整反应强吸热，在高转化温度(700-1000℃)才能达到原料气体的高转化率。

在现有文献中，常见报导的是Ni基催化剂应用于干气重整反应。中国发明专利(公开号CN 105381818 A)公布了一种单金属Ni催化剂，载体为介孔二氧化硅SBA-15，采用三嵌段共聚物P123作为浸渍过程的辅助添加剂，通过浸渍、干燥、焙烧制得Ni/SBA-15催化剂。但是单金属Ni基催化剂颗粒较大，分散度小，活性较低，高温下活性金属Ni容易聚积长大导致催化剂活性下降，并且单金属Ni对CO₂的吸附解离催化能力较弱，不利于甲烷解离生成的碳的气化，从而造成积碳，催化剂失活很快。所以，研究者在后续工作，陆续在Ni基催化剂的基础上加入Ru、Rh、Pd、Pt、Ir、Co等添加物，作用是形成Ni-M双金属合金促进Ni金属的分散，且贵金属的引入也能减弱金属Ni颗粒的烧结长大。

文献(Appl.Catal.，A，2012，435，10-18.)介绍了一种双金属催化剂Ni-Pt/Al₂O₃，贵金属Pt的引入，能有效的阻止积碳的产生，该催化剂在较长时间(100h)内具有干气重整反应较高的活性和稳定性。文献(Catal.Today，2011，172，136-142.)则介绍了一种双金属催化剂Ni-Rh/Al₂O₃，贵金属Rh的存在能通过氢溢流防止Ni被氧化，从而使催化剂能保持较高的活性和稳定性，在测定的14h内没有失活的现象。然而，添加的第二种贵金属的昂贵价格也限制了这一类型催化剂在工业开发上的潜在应用。因此开发非贵金属的廉价高效的双金属合金催化剂，以此增强催化剂在高温反应条件下的活性和反应寿命的任务迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种甲烷干气重整催化剂及其制备方法，解决了干气重整催化剂在高温条件下容易失活的缺陷。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的一个目的是提供一种甲烷干气重整催化剂，在金属Ni上引入一金属M，形成金属活性组分Ni_xM_y，所述金属M为非贵金属；

所述金属活性组分Ni_xM_y负载在一载体上形成甲烷干气重整催化剂，所述金属Ni的质量占载体质量的0.1％～30％，所述金属M占载体质量的0.5％～30％；