一种镍合金/多孔材料催化剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种镍合金/多孔材料催化剂的制备方法。镍合金/多孔材料催化剂将Ni3Sn或Ni3Fe担载在多孔材料内外表面；经冷凝，敲碎，碾磨等，获得镍合金/多孔材料催化剂；该催化剂具有反应活性高、稳定性好等优点；对甲醇，乙二醇等碳氢化合物裂解具有很好的催化活性和H2选择性。本发明专利技术的镍基催化剂制备工艺简单、成本低、有利于工业化生产等特点，具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于氢气制备
，特别是涉及。
技术介绍
镍合金是近年制氢领域常用的催化剂，镍合金具有很好的催化活性和选择性，广泛应用于甲醇，乙二醇等碳氢化合物重整或裂解制氢。镍合金的催化活性主要来至两方面；I)镍合金作为催化剂前驱体，在反应过程中生成催化剂，如Ni3Al, Ni3(SiTi).Ni3Al在碳氢化合物重整或裂解过程中生成催化剂Ni/Al203 ；Ni/Al203颗粒尺寸小，催化剂活性高，但Ni催化剂存在积碳问题；2)镍合金本身为催化剂，如Ni3Sn, Ni3Fe ；Ni3Sn, Ni3Fe合金具有很好的选择性.但高纯相Ni3Sn和Ni3Fe合金的催化活性往往受颗粒尺寸影响，而活性有待提闻。Fan采用熔炼法制备了 Ni3Sn,经切割、敲碎、碾磨获得合金粉颗粒，该Ni3Sn粉末在甲醇裂解过程中具有很好的氢气选择性；600°C，45h的甲醇裂解，氢气的选择性接近100%，并无丝毫衰退现象。Ni3Sn粉末颗粒尺寸大，反应初期催化活性较低，随反应时间延长，合金粉末的催化活性逐渐增加，通过微观结构分析显示=Ni3Sn具有很好的稳定性，但合金粉末颗粒尺寸随反应时间延长而减小。(Mei Qiang Fan, Ya Xu, Junya Sakurai, etal.Catalytic performance of Ni3Sn and Ni3Sn2for hydrogen production from methanoldecomposition.Catal.Lett.，2014，33:843-849.)Y Xu制备了单相Ni3Fe合金，并研究了其催化活性。Ni3Fe合金在碳氢化合物重整或裂解反应中具有很好的稳定性，但形成Ni3Fe/C的纳米结构，从而提高了催化活性(YaXu, Junya Sakurai, et al.Catalytic properties of Ni3Fe foil for hydrogen productionfrom methanol.Material Science Forum, 2011，706-709:1052-1057)。目前，大量文献釆用化学方法在载体如Si02，Al2O3, Carixm等表面沉积Ni3Sn和Ni3Fe0该类催化剂具有很好的催化活性。但在载体表面无法获得纯相Ni3Sn和Ni3Fe,其它杂质影响到催化剂的选择性。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供，克服现有制备技术的缺陷，提高镍合金的催化活性和氢气选择性。为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案是，以Ni3Fe或Ni3Sn为镍基催化剂制备前驱体；镍合金经高温熔融混合多孔材料，缓慢冷凝，敲碎，碾磨等，获得镍合金/多孔材料催化剂；镍合金/多孔材料的摩尔比为0.2?5 ;镍合金/多孔材料催化剂的制备方法包括如下步骤:I)、采用熔炼法制备Ni3Fe或Ni3Sn合金；2)、将步骤(I)的镍合金高温混入多孔材料；混合温度1000?1500°C，搁置时间2?IOh ;3)、将步骤(2)得到的冷凝产物敲碎，碾磨，获得镍合金/多孔材料催化剂；所述的多孔材料为介孔碳材料和介孔硅材料的一种；[0011 ] 所述的介孔碳材料为CMK-1，CMK-2，CMK-3的一种；所述的介孔硅材料为MCM-41，MCM-48和SBA-15的一种.本专利技术提供的，与其它镍基催化剂制备方法相比，具有如下优点:I)本专利技术工艺简单、操作方便，有利于工业化生产。2)所制备的镍合金/多孔材料催化剂，成分混合均匀、镍合金纯度高，颗粒尺寸小，反应活性高和H2选择性等优点；对碳氢化合物裂解或重整具有很好的催化活性和H2选择性。0.2g催化剂、甲醇流量50ul/min ;反应温度为360~520°C;甲醇裂解转化率> 80%，H2选择性> 95%。3)该催化剂可应用于碳氢化合物如乙二醇，葡萄糖，山梨醇，乙醇等重整制氢，在制氢领域具有广泛的应用前景。【附图说明】:图1为本专利技术实施例1所制备镍合金/多孔材料催化剂的示意图。 图2为本专利技术实施例1所制备镍合金/多孔材料催化剂的XRD。图3本专利技术实施例1所制备镍合金/多孔材料催化剂在320~520°C的甲醇转化率和气体产物选择性曲线。图4本专利技术实施例1所制备镍合金/多孔材料催化剂在400°C的甲醇转化率和气体产物选择性曲线。实施例一、【具体实施方式】为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹举以下实施例，并配合附图详细说明如下:实施例1，成分设计为:体系I =Ni3Sn, Imol ;CMK_3，0.2mol ；其具体步骤为:1)、采用熔炼法制备单相Ni3Sn合金；2)、将步骤(1)的Imol Ni3Sn合金混入0.2molCMK-3 ; 1200°C，氩气保护，恒温5h ；3)、将步骤(2)得到的冷凝产物敲碎，碾磨，获得镍合金/多孔材料催化剂。催化剂示意图见图1，镍合金分散在多孔材料的内表面和外表面，合金颗粒处于纳米级；Ni3Sn混入CMK-3，体系微观建构结构见图2.催化剂活性测试；称量0.2g催化剂放入反应器中、甲醇流量25ul/min ;反应温度为320~520°C ;见图3 ；Ni3Sn/CMK-3具有很好的催化活性和气体选择性；甲醇转化率大于60% ;氢气和一氧化碳选择率大于95%，基本无甲烷，二氧化碳和水蒸汽生成.在400°C ;催化剂随反应时间延长而先递减然后缓慢递增的趋势，前者可能是催化剂颗粒突然接触甲醇，比表面积大而导致甲醇转化率高；随催化剂与甲醇接触面积稳定，甲醇的转化率有微弱的递减；但随反应时间延长，催化剂活性递增，甲醇转化率缓慢增加.在62小时的反应中，催化剂的活性和气体选择性保持稳定，甲醇转化率大于60%，氢气和一氧化碳的选择性大于95%.实施例2，催化剂成分设计为:体系2 =Ni3Sn, Imol ;CMK_3，0.3mol ；体系3 =Ni3Sn, Imol ；CMK-3,0.5mol ；体系4 =Ni3Sn, Imol ；CMK-3,0.7mol ；体系5 =Ni3Sn, Imol ；CMK-3,0.9mol ；其具体步骤为:1)、采用熔炼法制备单相Ni3Sn合金；2)、将步骤(I)的Imol Ni3Sn合金混入不同摩尔的CMK-3 ;1500°C，氩气保护，恒温IOh ；3)、将步骤⑵得到的冷凝产物敲碎，碾磨，获得镍合金/多孔材料催化剂。催化剂活性测试；称量0.2g催化剂放入反应器中、甲醇流量25ul/min ;反应温度为320?520°C;催化剂2，3,4, 5具有很好的催化活性和气体选择性。甲醇转化率大于60%;氢气和一氧化碳选择率大于95%，基本无甲烷，二氧化碳和水蒸汽生成.实施例3同实施例1操作，催化剂成分设计为:体系6 =Ni3Sn, Imol ;CMK_1，0.3mol ；体系7 =Ni3Sn, Imol ；CMK-2,0.3mol ；体系8 =Ni3Sn, Imol ;MCM_41，0.3mol ；体系9 =Ni3Sn, Imol ;MCM_48，0.3mol ；体系10 =Ni3Sn, Imol ；SBA-15,0.3mol ；催化剂活性测试；称量0.2g催化剂放入反应器中、甲醇流量25ul/min ;反应温度为320?520°C ;催本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍合金/多孔材料催化剂的制备方法，其特征在于：镍基催化剂制备前驱体为Ni3Fe，Ni3Sn的一种；镍合金经高温熔融混合多孔材料，缓慢冷凝，敲碎，碾磨等，获得镍合金/多孔材料催化剂；镍合金/多孔材料的摩尔比为0.2～5；镍合金/多孔材料催化剂的制备方法包括如下步骤： 1)、采用熔炼法制备Ni3Fe或Ni3Sn； 2)、将步骤(1)的镍合金高温混入多孔材料；混合温度1000～1500℃，搁置时间2～10h； 3)、将步骤(2)得到的冷凝产物敲碎，碾磨，获得镍合金/多孔材料催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种镍合金/多孔材料催化剂的制备方法，其特征在于:镍基催化剂制备前驱体为Ni3Fe, Ni3Sn的一种；镍合金经高温熔融混合多孔材料，缓慢冷凝，敲碎，碾磨等，获得镍合金/多孔材料催化剂；镍合金/多孔材料的摩尔比为0.2?5 ;镍合金/多孔材料催化剂的制备方法包括如下步骤: 1)、采用熔炼法制备Ni3Fe或Ni3Sn； 2)、将步骤(I)的镍合金高温混入多孔材料；混合温度1000?1500°C，搁置时间2?IOh ； 3)、将...

【专利技术属性】
技术研发人员：范美强，陈达，柴文详，田光磊，舒康颖，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33