[发明专利]一种复合催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种复合催化剂及其制备方法和应用。该复合催化剂包括吸附组分CaO、活性组分Ni、助剂MgO和惰性组分Al₂O₃，吸附组分CaO、活性组分Ni、助剂MgO和惰性组分Al₂O₃的物质的量比为1:0.01~0.5:0.001~0.05:0.05~1。本发明采用共沉淀法，将沉淀剂迅速加入钙、镍、镁、铝前驱体盐的混合溶液中进行反应，然后经抽滤、洗涤、干燥、煅烧得到复合催化剂。该催化剂解决了现有CO₂吸附强化甲烷水蒸气重整制氢过程中所用复合催化剂活性低和循环稳定性差的问题。本发明制备工艺简单、操作方便、合成条件易控制，易于工业化，且所制备催化剂具有高的催化活性和CO₂吸附性能。

技术领域

本发明涉及一种复合催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂制备领域。

背景技术

CO₂吸附强化甲烷水蒸气重整制氢是提供低成本高纯H₂和实现CO₂减排的有效途径。合成兼具催化、吸附性能的复合催化剂是该过程实现工业化的关键。相比于催化剂和吸附剂的单纯机械混合，Ni/CaO基复合催化剂更接近原位催化吸附，传质阻力小，因而具有潜在的高催化活性和CO₂吸附性能。但该复合催化剂应用于CO₂吸附强化甲烷水蒸气重整制氢反应时，随着反应循环次数的增加，复合催化剂中的活性组分容易发生烧结，引起Ni的分散度降低，进而导致复合催化剂活性下降；同时复合催化剂的比表面积和孔体积也会显著降低，导致复合催化剂的CO₂吸附容量下降，削弱了CO₂吸附强化的效果。

对比现有文献发现，中国发明专利CN200610052788.6公开了一种用于二氧化碳吸附强化甲烷水蒸气重整制氢的复合催化剂，主要由微米级和/或纳米级的碳酸钙和/或氢氧化钙粉末为前驱体的CaO和以碳酸镍、氧化镍或硝酸镍水溶液为前驱体的活性镍成分和氧化铝载体复合而成，但该催化剂极易失活，不适合工业规模生产的循环经济要求。中国发明专利CN201010155831.8公开了一种用于反应吸附强化甲烷水蒸气重整制氢的复合催化剂及其制备方法和应用，该复合催化剂由以纳米级碳酸钙为前驱体的CaO、以硝酸银为前驱体的活性镍成分和以氧氯化锆为前驱体的纳米ZrO₂以及氧化铝载体复合而成，其制氢最高浓度为97%，甲烷最高转化率为93.4%，可循环使用20次左右。但由于催化剂和吸附剂是CO₂吸附强化CH₄/H₂O重整制氢工艺中的重要组成部分，其活性与选择性制约了反应的速率和产率，其寿命长短关系到生产成本的高低，因此，如何制备出既具有高催化活性和CO₂吸附容量又具有循环稳定性的复合催化剂仍是整个技术的研究重点之一。

发明内容

本发明旨在提供一种兼具催化吸附性能的复合催化剂，解决CO₂吸附强化CH₄/H₂O重整制氢过程中所用复合催化剂活性低和循环稳定性差的问题。

本发明提供了一种复合催化剂，该复合催化剂包括吸附组分CaO、活性组分Ni、助剂MgO和惰性组分Al₂O₃，吸附组分CaO、活性组分Ni、助剂MgO和惰性组分Al₂O₃的物质的量比为1:0.01~0.5:0.001~0.05:0.05~1。

优选地，所述吸附组分CaO、活性组分Ni、助剂MgO和惰性组分Al₂O₃的物质的量比为1:0.2~0.3:0.01~0.03:0.1~0.2。

本发明提供了一种所述的兼具催化吸附性能复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：