一种高效甲烷二氧化碳重整Ni/SiO2催化剂及其静电纺丝的制备方法，属于催化剂制备技术领域。通过静电纺丝技术，制备出二氧化硅纳米纤维负载镍纳米粒子的高效催化剂。其制备步骤：先配置纺丝前驱液，再静电纺丝，最后经过干燥焙烧制得成品。本发明专利技术所述制备方法原料易得，操作简单，可控性好，利于工业化放大。本发明专利技术所制催化剂用于甲烷二氧化碳催化重整制合成气的反应中，具有催化活性高，抗积碳性能好，稳定性佳等优点。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种高效甲烷二氧化碳重整Ni/SiO2，属于催化剂制备
。通过静电纺丝技术，制备出二氧化硅纳米纤维负载镍纳米粒子的高效催化剂。其制备步骤：先配置纺丝前驱液，再静电纺丝，最后经过干燥焙烧制得成品。本专利技术所述制备方法原料易得，操作简单，可控性好，利于工业化放大。本专利技术所制催化剂用于甲烷二氧化碳催化重整制合成气的反应中，具有催化活性高，抗积碳性能好，稳定性佳等优点。【专利说明】一种高效甲烷二氧化碳重整N i/S i O2催化剂及其静电纺丝 的制备方法
本专利技术涉及一种甲烷二氧化碳重整Ni/Si02催化剂制备的方法，采用静电纺丝技 术制备出SiO 2纳米纤维负载Ni的高效催化剂，属于催化剂制备
。
技术介绍
近年来，能源危机与环境污染等问题逐渐受到社会的广泛关注。随着石油资源的 日益枯竭，天然气资源的开发与利用显得愈发重要。甲烷是天然气的主要组分，其转化利用 主要分为直接转化与间接转化。直接转化则直接将甲烷转化为化学产品，过程简单，但实现 起来较困难。间接转化先将甲烷转化为合成气，再将合成气转化为其他化学产品，过程相对 复杂，但是技术相对成熟，更具有工业应用前景。间接转化主要包括水蒸汽重整、二氧化碳 重整和部分氧化反应。其中，甲烷二氧化碳重整反应可以将〇1 4、〇)2两种主要温室气体转化 为适合费-托合成和羰基合成的合成气，在缓解温室效应的同时获得替代能源，对促进清 洁能源生产和保护环境具有重要意义。 目前研宄最多且最接近工业化应用的催化体系为镍（Ni)基催化剂。经济可行 的工业化应用尚未实现的原因在于该反应是强吸热过程，必须在较高温度下进行，且在相 应的反应条件下催化剂存在严重的积碳问题。因此，研宄的关键在于开发在相对低温条件 下活性高，稳定性好，抗积碳能力强的新型高效Ni基催化体系。研宄报道，纳米催化剂载 体的使用，可以提高Ni基催化剂的抗积碳性能（见Size limit of support particles in an oxide-supported metal catalyst:Nanocomposite Ni/ZrO2 for utilization of natural gas. Journal of Physical Chemistry C，2003, Vol. 107, pp. 5203-5207)。另有 报道表明通过页硅酸盐纳米管的纳米限域效应，可以构建在乙醇水蒸汽重整反应中具有强 抗烧结和强抗积碳性能的Ni基催化体系（见Sintering-resistant Ni-based reforming catalysts obtained via the nanoconfinement effect. Chemical Communications, 2013 ，Vol. 49, 9383-9385.)。因而，通过特殊的制备方法制备纳米载体和限域Ni基催化体系有望 获得新型高效的甲烷二氧化碳重整催化剂。 静电纺丝技术是流体在高压电场下，流动并变形，进而得到纤维状物质的一种纺 丝技术。通过该技术可制得种类丰富的纳米纤维，且制造装置简单、纺丝成本低廉，因而在 材料科学
具有广泛应用。但是，将静电纺丝技术应用到催化剂的制备中却尚未见 广泛报道。因而，本专利技术尝试将静电纺丝技术与传统的等体积浸渍方法相比较，制备纳米纤 维限域的高效催化体系。结果表明，本专利技术通过纺丝技术制备出的SiO 2纳米纤维比表面积 大、耐高温、机械强度高，其作为载体使活性组分Ni具有更好的分散性。Ni/Si02m米纤维 催化剂在甲烷二氧化碳重整中催化活性高，抗积碳性能好，稳定性佳。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种高效甲烷二氧化碳重整Ni/Si02催化剂及其静电纺丝的制 备方法。使其耐高温、机械强度高，组分Ni具有更好的分散性。Ni/Si02纳米纤维催化剂在 甲烷二氧化碳重整中催化活性高，抗积碳性能好，稳定性佳。 为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下。 -种高效甲烷二氧化碳重整Ni/Si02催化剂，其特征在于，二氧化硅纳米纤维上负 载分散的Ni纳米颗粒。 本专利技术一种静电纺丝技术制备高效甲烷二氧化碳重整Ni/Si02催化剂的方法，其 特征在于，采用静电纺丝技术制备出二氧化硅纳米纤维负载分散的Ni纳米颗粒的高效催 化剂。 所述催化剂制备步骤包括如下： (1)配置纺丝前驱液：称取质量比为1: (0. 15-0. 48) : (0. 02-0. 48)的正硅酸乙酯 (TEOS)、聚乙烯吡咯烷酮（PVP)和镍盐，然后将TEOS溶解在质量比为1: (0. 13-2. 5)的稀酸 和乙醇混合液中，PVP溶解在N，N-二甲基甲酰胺（DMF)中或溶解在质量比为1: (0.21-1) 的DMF和二甲基亚砜（DMSO)混合液中，镍盐则溶解在乙醇或/和水；完全溶解后，将这三种 溶液分别匀速搅拌8-14h，最后将三溶液充分混合后搅拌0. 5-2. 5h，得到纺丝前驱液；上述 操作一般在5-60°C温度下进行。 (2)静电纺丝：将步骤（1)的纺丝前驱液装入注射器中，再将注射器装入推送装置 上，在接收器上贴上一层金属箔，且转速为50-550r/min，电压调至12-28kV，纺丝液推送速 率为0. l-5ml/h，开始纺丝； (3)将步骤⑵在金属箔收集到的纺丝80-150°C干燥6-24h，350-900°C焙烧 2_8h 烧完成后，收集样品。 上述的一种静电纺丝技术制备高效甲烷二氧化碳重整Ni/Si02催化剂的方法，优 选步骤（1)中所述的镍盐是硝酸镍、氯化镍或乙酸镍等。 上述的一种静电纺丝技术制备高效甲烷二氧化碳重整Ni/Si02催化剂的方法，优 选步骤（1)中所述的稀酸是稀盐酸、稀硝酸或稀硫酸；其浓度一般为0. 055-0. 184mol/L。 TEOS溶解在稀酸和乙醇中时，优选TESO质量百分比浓度56. 46-77. 55% ;PVP溶 解在N，N-二甲基甲酰胺（DMF)中或N，N-二甲基甲酰胺（DMF)和二甲基亚砜（DMSO)中时， 优选PVP质量百分比浓度8. 56-45. 25% ;镍盐则溶解在乙醇或/和水中时，优选镍盐质量 百分比浓度5. 16-73. 32%。 采用上述的一种静电纺丝技术制备高效甲烷二氧化碳重整Ni/Si02催化剂的方 法，制备的催化剂的载体是二氧化硅纳米纤维，粗细均匀，平均直径为100_500nm，长度为 0. 1-500 μ m，比表面积为50-500m2/g、具有耐高温、机械强度高等优点。按照上述方法，调节 正硅酸乙酯（TE0S)、聚乙烯吡咯烷酮（PVP)和镍盐的用量比例，制备的高效甲烷二氧化碳 重整Ni/Si0 2催化剂，优选活性组分Ni在催化剂中的质量百分含量为1 % -30 %，进一步优 选 3% -15%。 上述的一种静电纺丝技术制备高效甲烷二氧化碳重整Ni/Si02催化剂的方法制得 的催化剂用于甲烷二氧化碳重整反应。 取上述高效甲烷二氧化碳重整Ni/Si02催化剂样品置于石英管中，氢气气氛中 300-1000°C还原后，在600-1000°C温度下，通入流量本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高效甲烷二氧化碳重整Ni/SiO2催化剂，其特征在于，二氧化硅纳米纤维上负载分散的Ni纳米颗粒。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王周君，邹骏马，王荪，朱先冬，刘力，温世鹏，梁美丽，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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