[发明专利]一种羟基磷灰石负载镍的催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1. 一种羟基磷灰石负载镍的催化剂，其特征在于：催化剂包括羟基磷灰石载体MeHAP和活性金属Ni，其质量百分比为MeHAP： 85.0-99.0%，Ni：1-15%，其中MeHAP材料中Me=Mg、Ca、Sr、Zn中的一种或两种以上元素，Me与P的原子比控制在1.67。

2.一种权利要求1所述的羟基磷灰石负载镍的催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1) MeHAP载体材料的制备

当Me为Ca时，首先配置浓度为0.2-0.4 mol/L的Ca(NO₃)₂溶液A和浓度为0.2-0.4 mol/L的(NH₄)₂HPO₄溶液B，按摩尔计量比为n(Ca²⁺)/n(PO₄^3-)=5/3，40-60 ℃恒温水浴、强烈搅拌下，将溶液B逐滴加入溶液A中；滴加结束后用浓氨水调节溶液pH至9-11，并继续搅拌6-10h；随后将所得白色悬浮液转移至反应釜中，于100-140 ℃水热12-24 h；自然冷却后，将所得白色沉淀物，真空抽滤，并用50mL蒸馏水洗涤3-5次，在110 ℃干燥过夜，600-800 ℃焙烧3-6 h，即可得到CaHAP载体；其他金属阳离子材料的制备与CaHAP的制备过程类似；

(2) 羟基磷灰石负载的镍基催化剂的制备

①采用沉积沉淀法制备催化剂：具体步骤为，称取一定量的Ni(NO₃)₂·6H₂O溶于蒸馏水中配成Ni²⁺浓度为0.03-0.05 mol/L的溶液，将该溶液在水浴锅中搅拌加热到40-60 °C；然后，将(1)中制备的CaHAP载体一次性加入到上述溶液中，得到悬浮液；此处溶液中Ni的使用量按其负载量控制在1-15wt%范围内计算；随后，通过蠕动泵将饱和的Na₂CO₃溶液逐滴加入到上述悬浮液中，直至pH为9-11；继续搅拌4-8 h后，悬浮液离心分离，并用蒸馏水洗涤3-5次，最后所得样品在110 °C干燥过夜，于马弗炉中400-600 °C焙烧3-6 h；

②由步骤①制得的催化剂原粉，经过压片，破碎，筛分成20-40 目的颗粒，即得到催化剂。

3.一种权利要求1所述的羟基磷灰石负载镍的催化剂在甲烷二氧化碳干重整制取合成气中的应用。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于包括如下步骤：催化反应在固定床反应器中进行；催化剂首先在10%H₂/Ar下还原处理1-3 h；在进行催化反应时，原料甲烷与二氧化碳摩尔比1:1，甲烷的体积分数为10-50%，二氧化碳的体积分数为10-50%，氮气的体积分数为0-80%，体积空速为10000-120000 mL/(g_cat·h)，反应温度控制在600-850 ℃，反应压力为常压。

5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：甲烷、二氧化碳的转化率能达到95%以上。