[发明专利]一种镍负载的介孔氧化镧催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于负载型催化剂技术领域，公开了一种镍负载的介孔氧化镧催化剂及其制备方法，该催化剂以介孔La₂O₃为载体，负载活性组分Ni；其中Ni的质量百分含量为1～10wt.％；该催化剂的介孔氧化镧载体制备时采用纳米刻蚀的办法，将La₂O₃前驱体浸渍到有序介孔的SBA‑15模板上，然后除掉模板得到介孔氧化镧载体；之后采用等体积浸渍的办法负载Ni的前躯体，得到Ni负载的介孔La₂O₃催化剂。本发明的催化剂适用于甲烷重整制合成气的反应，论证了Ni和氧化镧之间的界面对于反应的促进作用，通过调控CO₂在氧化镧表面的吸附及活化过程，进而提高催化剂的活性及稳定性。

技术领域

本发明属于负载型催化剂技术领域，具体的说，是涉及一种镍负载的介孔氧化镧催化剂及其制备方法。

背景技术

伴随着人类生活水平的不断提高，人类对能源的依赖越来越强，人类社会所面临的能源危机日益突出。天然气作为三大化石燃料之一，随着页岩气开采技术的突破，天然气的开采规模在日益增加，对于甲烷清洁和高效利用成为世界范围内的研究热点。2014年我国页岩气开采技术取得重要突破，成为继加拿大和美国之后，第三个使用自主技术装备进行页岩气开采的国家，同年我国与俄罗斯签署30年天然气订购协议。所以，研究高效利用天然气技术对我国未来的能源供应有重大意义。目前，甲烷的高效利用，有直接法和间接法。甲烷直接转化有氧化偶联、甲烷二氧化碳制液相化学品，不需要先转换为合成气，理论上有着潜在的优势，但由于甲烷分子较难活化，甲烷直接转化反应通常都是在高温、高压、高能耗的苛刻条件下进行，而且副产物成分复杂，极大地限制了甲烷的直接转化利用。间接转化是先将甲烷转化为合成气，再转化为烯烃、甲醇、氨、二甲醚等重要的化工原料或合成液体燃料。间接法包括甲烷蒸汽重整(SRM)、甲烷部分氧化(POM)、甲烷自热重整(ATR)、甲烷干气重整(DRM)等。

同时，二氧化碳的排放量在逐年增加，造成的温室效应不断增强，尽管各国政府近年来都制定政策降低碳排放，进行经济转型，但是化石能源的消耗还是会随着工业化进程的深入而不断加快，进而产生更多的二氧化碳加剧全球变暖。与此同时，二氧化碳也被认为是一种廉价的重要化工原料。

近年来，天然气间接转化在工业化应用方面取得了重大进展，但甲烷干气重整的大规模商业推广还有待解决以下关键问题：即研发更高效耐积碳的催化剂，以替代目前广泛使用但稳定性较差的Ni基重整催化剂，使目前的甲烷重整制氢技术更加廉价可行和推广。因此，在催化剂技术和工程上突破，开发低能耗、高效的生产技术和方法，仍然是国内外众多科学家关注的重点。

用于DRM反应的催化剂主要包含贵金属催化剂(Rh，Pt，Ru等)和非贵金属催化剂(Ni，Co等)。贵金属催化剂拥有较高的催化活性和抗积碳能力，但是对工业生产而言成本较高。非贵金属中，Ni具有和贵金属相近的断裂C-H键的能力，因而被广泛研究。用于DRM反应Ni基催化剂主要存在两个问题，即Ni颗粒的烧结和积碳的大量形成。