[发明专利]一种包覆Ni-In@SiO2

说明书

本发明提供了一种包覆Ni‑In@SiOsubgt;2/subgt;‑Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;的中空介孔纳米催化剂及其制备方法和应用。催化剂由Ni、Si、Al、O、In元素组成，Ni‑In纳米颗粒以无定形状态存在于载体SiOsubgt;2/subgt;内部，所述载体SiOsubgt;2/subgt;外含有包覆层Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;作为催化剂的壳体。本发明提供的包覆Ni‑In@SiOsubgt;2/subgt;‑Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;的中空介孔纳米催化剂具有独特的中空二氧化硅壳结构，使得Ni‑In纳米颗粒能够保持高度的分散性，大大提高了催化剂的反应活性；由于In金属的添加，使得催化剂的抗积炭和耐高温能力均得到了大幅的提高；本发明的催化剂用于甲烷水蒸汽重整制氢反应，原料气甲烷的转化率以及合成气氢气的选择性高。

技术领域

本发明属于催化剂制备领域，具体涉及一种包覆Ni-In@SiO2-Al2O3的中空介孔纳米催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

氢气具有热转化效率高、环境零污染、能量密度高和输送成本低等优点，是目前最具吸引力的清洁高效能源，在石油化工和动力燃料行业中均有广泛应用，发展大规模和低成本制氢技术，已成为国家的能源战略方向。氢能与其他能源相比，具有明显的提取与应用优势，它不仅可通过传统的化石能源提取，还可以通过太阳能、风能等可再生能源制备，并具有热值高、无污染、利用形式多样、储运方便等优点。

我国天然气储量极为丰富，环境接受性良好。天然气的主要成分是甲烷，杂质含量少，因此甲烷不仅在自然界分布广泛，而且可以直接用作高效、优质、清洁的能源，还可以通过转化生产更有意义的化工原料。以天然气为原料制氢主要有水蒸汽重整、CO2重整和部分氧化法。其中甲烷水蒸汽重整后具有较高的氢气产率，故而常被用作制氢的一种高效方法。

目前甲烷水蒸气重整制氢催化剂多为负载型催化剂，活性组分有以Rh、Pt、Pb、Ir为主的贵金属，以及以Ni、Co、Fe为主的非贵金属。贵金属催化剂在高温下通常因活性组分易烧结和流失而造成失活，并且贵金属价格昂贵，不适于大规模工业化生产。与贵金属催化剂相比，非贵金属催化剂因具有良好的催化活性和稳定性，并且价格低廉。然而，在反应温度过高时，非贵金属催化剂表面易积炭以及金属颗粒易团聚失活等缺点。因此，开发一种天然气水蒸气重整制氢的长寿命高效率的催化剂就具有较高的应用价值。

发明内容

本发明为解决催化剂金属颗粒易团聚失活，以及抗积炭和耐高温能力差的问题。本发明提供了一种包覆Ni-In@SiO2-Al2O3的中空介孔纳米催化剂及其制备方法，该催化剂用于甲烷水蒸汽重整制氢反应，能够大大提高催化剂的反应活性，同时使得催化剂的抗积炭和耐高温能力均得到了大幅的提高。

本发明提供一种包覆Ni-In@SiO2-Al2O3的中空介孔纳米催化剂，所述催化剂由Ni、Si、Al、O、In元素组成，Ni-In纳米颗粒以无定形状态存在于载体SiO2内部，所述载体SiO2外含有包覆层Al2O3作为催化剂的壳体。

作为进一步的优选，所述催化剂中Ni和In两种元素的摩尔比为Ni：In＝1:(0～2)。

作为进一步的优选，所述载体SiO2与包覆层Al2O3的质量比为SiO2:Al2O3＝(0.5～15):(70～150)。

作为进一步的优选，所述催化剂的比表面积400m²/g～700m²/g，孔容0.5cm³/g～1.5cm³/g，孔径5nm～20nm。

作为进一步的优选，一种包覆Ni-In@SiO2-Al2O3的中空介孔纳米催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1：将Al2O3载体在马弗炉中300℃～500℃下加热3h～6h后降至室温待用；