[发明专利]一种甲醇重整制氢催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种甲醇重整制氢催化剂及其制备方法，其为均一的固溶体，通过反向共沉淀法制得，包括载体ZnO及负载其上的活性组分Cu和助剂Sc₂O₃，其中Sc的量为1.0～5.0wt％。本发明的甲醇重整制氢催化剂为均一的固溶体且活性金属粒径小、分散均匀，能够解决现有催化剂高温易烧结的问题。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种甲醇重整制氢催化剂及其制备方法。

背景技术

汽车尾气中的颗粒物(PM)和氮氧化物(NO_x)是城市雾霾的主要原因。PM通常是由燃料的不完全燃烧引起的，而NO_x是由于发动机燃烧室内局部温度较高而引起的自由基反应造成。因此，通过尽可能提高燃烧效率和降低燃烧温度来降低发动机废气排放至关重要。

近年来，掺氢燃烧成为重要的混合燃料燃烧技术之一。向进气通道添加少量氢气形成富氢气体，注入发动机中，可以显着扩大燃料可燃比范围，降低点火温度，促进均质燃烧，提高燃烧效率，降低发动机燃烧温度，降低PM，同时抑制形成NO_x，从而实现“发动机排气零排放”。

在众多氢的化学储存方法中，甲醇无疑是最合适的车载氢源。甲醇是一种碳氢比高但不含碳-碳键的伯醇，可由生物质等可再生资源生产。甲醇在低温(200～300℃)下易于转化为富氢气体，同时，在常温下呈稳定液态，易于存储。

目前甲醇重整制氢反应常用的催化剂是Cu基催化剂，Zn-Cr催化剂和Pd、Pt贵金属催化剂。其中Cu基催化剂由于其低温(250～300℃)活性高，氢选择性好，成本低等优势备受青睐。但由于尾气温度通常在200～600℃范围波动，当温度超过300℃时，催化剂中活性组分Cu容易烧结，极大地降低了催化剂的活性，限制了该工艺的实际应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种甲醇重整制氢催化剂。

本发明的另一目的在于提供上述甲醇重整制氢催化剂的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种甲醇重整制氢催化剂，为均一的固溶体，通过反向共沉淀法制得，包括载体ZnO及负载其上的活性组分Cu和助剂Sc₂O₃，其中Sc的量为1.0～5.0wt％。

上述甲醇重整制氢催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将硝酸铜、硝酸钪和硝酸锌加入去离子水中，再加入聚氧乙烯类表面活性剂，搅拌混合均匀，得到金属盐混合溶液；

(2)在上述金属盐混合溶液中加入氢氧化钠溶液，搅拌至金属离子完全沉淀，然后静置陈化，得pH≥8的沉淀悬浊液；

(3)将上述沉淀悬浊液过滤后，获得沉淀，再将该沉淀依次经离子水洗涤、干燥和焙烧，得到所述甲醇重整制氢催化剂；

上述干燥的温度为100～120℃，干燥的时间为10～13h；上述焙烧的温度为380～420℃，焙烧时间为3～10h。

在本发明的一个优选实施方案中，所述聚氧乙烯类表面活性剂的量用量不大于硝酸铜、硝酸钪和硝酸铝总质量的0.3倍。

在本发明的一个优选实施方案中，所述硝酸铜、硝酸钪和硝酸锌在所述金属盐混合溶液中的终浓度均为0.5～2.0mol/L。

在本发明的一个优选实施方案中，所述氢氧化钠溶液的浓度为1.0～3.0mol/L。

在本发明的一个优选实施方案中，所述干燥的温度为110℃，干燥的时间为12h。

在本发明的一个优选实施方案中，所述焙烧的温度为400℃。