[发明专利]一种稀土氧化物-二氧化硅负载的贵金属催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种稀土氧化物‑二氧化硅负载的贵金属催化剂及其制备方法和应用，催化剂包括：比表面积为300～500m²/g的亲水气相二氧化硅；分布在亲水气相二氧化硅表面的稀土氧化物；负载在稀土氧化物上的尺寸为1～2nm的贵金属纳米颗粒；贵金属纳米颗粒选自Ru、Pt、Ir或Rh。将二氧化硅分散在水溶液中，加入稀土阳离子和氨水；将混合溶液进行抽滤后获得固体；将上述固体烘干之后浸渍贵金属前驱盐；再烘干之后进行还原。该方法可得到尺寸均一、分布均匀的钌纳米颗粒。简单易放大，同时将其应用于甲烷干重整反应时，具有较强抗烧结和抗积碳能力，能在较高温度和较高空速下保持高稳定性。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，尤其涉及一种稀土氧化物-二氧化硅负载的贵金属催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，由于二氧化碳的排放量日益升高，温室效应愈发明显，因此亟需对人类生产活动中产生的二氧化碳加以利用。通过甲烷干重整反应将甲烷和二氧化碳两种温室气体转化为合成气是一种可行且经济有利的过程。Ru和Rh作为甲烷干重整的活性位点，虽然具有较高的催化活性，但催化剂烧结和积碳严重。

因此，开发出一种抗烧结、抗积碳的甲烷干重整催化剂成为研究热点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种稀土氧化物-二氧化硅负载的贵金属催化剂及其制备方法和应用，该催化剂兼具高活性和高稳定性。

本发明提供了一种稀土氧化物-二氧化硅负载的贵金属催化剂，包括比表面积为300～500m²/g的二氧化硅；

分布在所述亲水气相二氧化硅表面的稀土氧化物；

负载在所述稀土氧化物上的尺寸为1～2nm的贵金属纳米颗粒；所述贵金属纳米颗粒选自Ru、Pt、Ir或Rh。

在本发明中，所述亲水气相二氧化硅、贵金属纳米颗粒和稀土氧化物的质量比为100：2：3～4。

在本发明中，所述稀土氧化物-二氧化硅负载的贵金属催化剂具体为Ru/LaO_x-SiO₂催化剂、Ru/PrO_x-SiO₂催化剂、Ru/NdO_x-SiO₂催化剂、Ru/TbO_x-SiO₂催化剂、Ru/SmO_x-SiO₂催化剂、Ru/GdO_x-SiO₂催化剂、Ru/CeO_x-SiO₂催化剂、Rh/LaO_x-SiO₂催化剂、Pt/LaO_x-SiO₂催化剂、或Ir/LaO_x-SiO₂催化剂。每种催化剂中稀土元素的理论负载量为4wt％，实际负载量可能为3～4，即x范围为3～4。

在甲烷干重整反应中表现出长时间稳定性的Ru/LaO_x-SiO₂催化剂。

本发明提供了一种上述技术方案所述稀土氧化物-二氧化硅负载的贵金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将二氧化硅和水混合，得到第一混合液；

2)将稀土硝酸盐和所述第一混合液混合，得到第二混合液；

3)将氨水和所述第二混合液混合，得到第三混合液；

4)将所述第三混合液抽滤，得到的固体烘干，得到混合固体；

5)将Ru、Pt、Ir和Rh中任一种贵金属的前驱盐和水混合，得到第四混合液；