[发明专利]一种生物质焦油重整催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种生物质焦油重整催化剂及其制备方法，本发明提供了重整催化剂是由活性组分和载体组成，所述活性组分为Ni‑Ni₃N，载体为氮掺杂的多孔二氧化钛N‑TiO₂，这种组合极大地发挥了活性组分和载体间的协同作用，有效解决了镍单独存在时容易失活的问题，此外，非金属氮掺杂的多孔二氧化钛N‑TiO₂载体不仅具有高的比表面积、均一可调的孔径，而且氮掺杂TiO₂使其表面存在丰富的缺陷氧物种，有效提高了催化剂的使用寿命；本发明的制备方法，操作简单，过程重复性好，在制备过程中，无需进行多次风干，可以极大的缩短制备时间和制备成本，满足工业化的大批量生产制造需求，应用前景好。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，特别是涉及一种生物质焦油重整催化剂及其制备方法。

背景技术

伴随着人类工业化和生活水平不断提高，化石燃料加速消耗，由于人类对于化石燃料的过度依赖，空气污染、水污染和土壤污染成为社会面临的严峻问题。同时，以化石燃料为基础的能源结构决定了CO₂减排将是一个长期的过程。CO₂在大气中的长期滞留是导致全球增温的主要因素，是引起南北极冰盖融化、极端天气事件频发的间接驱动力。因此，开发洁净的可再生能源成为事关国民经济可持续发展、国家安全和社会进步的头等大事。

由于生物质具有碳中和的特点，凭借其可再生性、多样性、总量丰富以及环境友好等特点，成为地球上唯一能够储存和运输的清洁能源，开发潜力巨大。生物质热解气化技术是生物质能高效利用的一种重要途径，这种热化学处理技术将固态生物质能转化成H₂、CO等可燃气体用于提供电能或热能。但热解气化技术面临的最大问题就是可燃气中携带大量焦油。生物质焦油是一种棕黑色粘稠液体，成分非常复杂、含氧量高，具有高氧化性、热不稳定性、腐蚀性等特点。由于生物质焦油品质较差，因此不能直接代替传统的化石燃料。而且焦油在低温下容易冷凝阻塞管道，燃烧后释放大量有害气体，严重限制了生物质热解气化技术的进一步发展。由此可见，如何有效去除生物质气化过程中产生的焦油，把它转化为有用的可燃气体是生物质气化技术工业化应用的关键所在。

目前的焦油去除技术中水蒸气重整催化技术是公认最有效的方法，该种方法不仅能够在较低反应温度下得到较高的焦油去除率，而且还能将焦油催化重整转化为小分子燃气如H₂、CO等，进而可大幅度提高气化气的热值和产量。目前，重整催化剂主要包含天然矿物类、碱金属类、镍基催化剂类三种，其中镍基催化剂因其反应温度低(750℃)，焦油转化率高(95％)，对产气有重整作用，而有良好的应用前景，然而镍基催化剂也有高温下容易烧结，低温下易积碳和活性低的缺点。因此开发适用不同条件下的催化活性高、抗积碳能力强的镍基催化剂是今后生物质焦油催化重整技术急待解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种生物质焦油重整催化剂及其制备方法，本发明的重整催化剂，比表面积大，孔径均一可调，活性高，稳定性好，且生产制造成本低；本发明的制造方法，其工艺简单，制备容易，满足工业化的生产制造需求。

本发明采用的技术方案是：

一种生物质焦油重整催化剂，所述重整催化剂由活性组分和载体组成，所述活性组分为Ni-Ni₃N，载体为氮掺杂的多孔二氧化钛N-TiO₂，

其中，所述活性组分Ni-Ni₃N的质量占所述催化剂质量的5％～42％；

所述活性组分中Ni与Ni₃N的摩尔比为0.1～8；

所述载体N-TiO₂中N的掺杂量为2.8-10.5％；