[发明专利]一种用于生物乙醇重整制氢的自活化Pt基催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于生物乙醇重整制氢的自活化Pt基催化剂，包括Al₂O₃微球基体，在所述Al₂O₃微球基体上负载有复合固溶体；复合固溶体包含Ce、La、Pt三种金属元素，呈现氧化铈萤石立方结构，记为：Ce_1‑x‑yLa_xPt_yO_2‑δ；其中，0.3≤x≤0.4；0.03≤y≤0.10；0.15≤δ≤0.3；在生物乙醇重整制氢反应过程中，自活化Pt基催化剂逐渐被生成的H₂还原，Pt物种从CeO₂晶格中析出，被还原为金属颗粒，形成Pt/Ce_1‑xLa_xO_2‑δ/Al₂O₃催化剂。上述催化剂价格便宜，甲烷干法、湿法重整性能好，具有高活性、高选择性优点，能有效提高生物乙醇重整制氢的效率。

技术领域

本发明涉及生物乙醇重整制氢技术领域，尤其涉及一种用于生物乙醇重整制氢的自活化Pt基催化剂及其制备方法。

背景技术

生物乙醇重整制氢采用高效的化工工艺，利用成熟的可再生能源，是有望快速实现产业化的“绿氢”制备技术，在生物乙醇重整制氢反应过程中，乙醇作为C2+醇，能量密度更高、毒性和腐蚀性更低，但C-C键活化能比C-H键和C-O键高，造成C2+醇的转化效率容易受到限制，有机副产物更多，积碳更为严重。因此需要高活性、高选择性的催化剂，提高生物乙醇重整制氢的效率。

生物乙醇重整制氢相关催化剂种类繁多，Rh、Ru、Au、Pd、Pt、Ir等贵金属，以及Cu、Ni、Co等非贵金属均可以作为乙醇重整制氢催化剂的活性组分。其中，Rh性能良好，但价格昂贵，而且乙醇重整制氢高温段的反应实质上以甲烷干法、湿法重整为主，Rh并不是最适宜的活性组分；而Ni等其他便宜的活性组分，虽然可以作为生物乙醇重整和甲烷重整的活性组分，但Ni基催化剂通常抗积碳能力较差，短期内较难具备工业化应用的潜质。因此需要开发一种高活性、高选择性、相对廉价的催化剂，提高生物乙醇重整制氢的效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于生物乙醇重整制氢的自活化Pt基催化剂及其制备方法，该催化剂价格便宜，甲烷干法、湿法重整性能好，具有高活性、高选择性优点，能有效提高生物乙醇重整制氢的效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于生物乙醇重整制氢的自活化Pt基催化剂，所述自活化Pt基催化剂包括：Al₂O₃微球基体，在所述Al₂O₃微球基体上负载有复合固溶体；

所述复合固溶体包含Ce、La、Pt三种金属元素，呈现氧化铈萤石立方结构，记为：

Ce_1-x-yLa_xPt_yO_2-δ；

其中，0.3≤x≤0.4；0.03≤y≤0.10；0.15≤δ≤0.3；三种参数x、y、δ按照如下方式计算：

x＝mol(La)/[mol(Ce)+mol(La)+mol(Pt)]

y＝mol(Pt)/[mol(Ce)+mol(La)+mol(Pt)]

δ＝2*(1-mol(Ce⁴⁺))/[mol(Ce)+mol(La)+mol(Pt)]

式中，mol(Ce)、mol(La)、mol(Pt)、mol(Ce⁴⁺)分别为Ce、La、Pt、Ce⁴⁺的摩尔量；δ为氧空穴浓度；