本发明专利技术公开了一种铂‑钴/凹凸棒石催化剂，包括作为载体的凹凸棒石粘土以及负载在凹凸棒石粘土上的铂和钴。本发明专利技术铂‑钴/凹凸棒石催化剂应用在催化重整生物油及其模型物制氢中时，可有效的降低反应温度，能够实现原料的转化率≥98％，氢气产率≥95％，氢气选择性≥96％，而且使用寿命≥200h，具有活性高、选择性高、寿命长、稳定性好、价格低廉的优点，满足生物油催化重整制氢的工业化要求。
A platinum cobalt / attapulgite catalyst and preparation method and application thereof
The invention discloses a platinum cobalt / attapulgite catalysts, including as a carrier of attapulgite clay and supported platinum and cobalt in attapulgite clay. The present invention platinum cobalt / attapulgite catalysts used in catalytic reforming of bio oil and its model of hydrogen, which can effectively reduce the reaction temperature, the conversion rate of raw materials to achieve more than 98%, the hydrogen yield is more than 95%, more than 96% hydrogen selectivity, and the service life of more than 200H and has the advantages of high activity, high selectivity, long service life, good stability and low price, to meet the bio oil catalytic reforming industrialization.
【技术实现步骤摘要】
一种铂-钴/凹凸棒石催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及催化剂领域，具体地说涉及一种铂-钴/凹凸棒石催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
生物油是指通过快速加热的方式在隔绝氧气的条件下使组成生物质的高分子聚合物裂解成低分子有机物蒸汽，并采用骤冷的方法，凝结成的液体，它具有原料来源广泛、可再生、便于运输、能量密度较高等特点，是一种潜在的液体燃料和化工原料。目前对生物油的主要利用方式是用于催化重整制备合成气或氢气，这样不仅可以提高生物质的利用率，而且缓解能源的消耗。生物油(CxHyOz)重整制氢主要包括以下反应：主反应：CnHmOp+(2n-p)H2O→nCO2+(2n-p+m/2)H2；副反应：CnHmOp→CxHyOz+CO+CO2+CH4+H2+…..+coke(x<n；y<m；z<p)；CO+H2O→CO2+H2；……；为提高生物油重整制氢的效率，就必须依靠于对生物油中所含碳-碳键、碳-氧键和碳-氢键具有较强的断裂能力以及对水汽变换反应具有促进作用的催化剂。当前，对重整生物油催化剂的活性成分主要集中在贵金属(Pt，Pd，Ru和Rh等)和过渡金属(Ni，Co，Fe和Cu等)，对载体的选用主要集中在金属氧化物(Al2O3，ZrO2，MgO，CeO2和SiO2等)。这些催化剂在催化重整生物油的过程中表现出了优良的反应活性和氢气选择性。然而，活性金属的烧结和催化剂表面积炭的形成，仍然是影响催化剂寿命的主要因素。因此选择具有大比表面积和孔容、具有水热稳定性、廉价易得的物质作为载体，负载较低温度下对碳-碳键、碳-氧键和碳-氢键具有强断裂能力、对水汽变换反应有强选择性的活性金属复合物，增加催化剂的抗烧结能力和抗积炭能力，是解决重整催化剂的失活问题的关键因素。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种活性高、选择性高、寿命长、制备方法简单、价格低廉的铂-钴/凹凸棒石催化剂。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种铂-钴/凹凸棒石催化剂，包括作为载体的凹凸棒石粘土以及负载在凹凸棒石粘土上的铂和钴。贵金属铂，不仅对生物油及其模型物有极高的转化活性，而且能够很大程度的降低重整反应所需要的温度。作为助剂的过渡金属钴，则易和铂在煅烧过程中形成金属固溶体和合金，增加催化剂的抗烧结能力、增强催化剂的还原性，提供更多的反应活性位、还可以促进水汽变换反应，提高氢气产率。凹凸棒石粘土是一种具有链层状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，其结构属2:1型粘土矿物。在每个2:1单位结构层中，四面体晶片角顶隔一定距离方向颠倒，形成层链状。在四面体条带间形成与链平行的通道。因此使其具有较高的比表面积和较大的孔容，作为催化剂载体使用可以促进活性金属的分散度。并且凹凸棒石粘土具有一定的热稳定性、存储量大、廉价易得，因此是理想的天然催化剂载体。进一步地，铂的含量为5～15wt.％，钴含量为10～20wt.％。本专利技术还提供上述铂-钴/凹凸棒石催化剂在催化重整生物油及其模型物制氢中的应用。进一步地，催化重整生物油及其模型物制氢的反应条件为：催化剂用量1g～5g，原料的给料量1g/h～15g/h，原料水碳摩尔比1～20，反应温度为300℃～500℃。在实施本专利技术的过程中，专利技术人发现，此反应条件下，可以实现原料的转化率≥98％，氢气产率≥95％，氢气选择性≥96％。本专利技术还提供上述铂-钴/凹凸棒石催化剂的制备方法，包括以下步骤：取铂的前驱体盐和钴的前驱体盐，然后采用同步浸渍法或分步浸渍法将铂和钴负载在凹凸棒石粘土上，制得所述铂-钴/凹凸棒石催化剂。进一步地，所述铂的前驱体盐为六氯铂酸铵，所述钴的前驱体盐为六水合硝酸钴或六水合氯化钴。进一步地，同步浸渍法的具体步骤为：将凹凸棒石粘土加入到铂的前驱体盐与钴的前驱体盐的无水乙醇溶液中，然后搅拌均匀，经超声分散、老化、静置、蒸发、洗涤过滤、干燥、研磨筛分处理后，再依次在氮气气氛和还原气氛下进行煅烧。进一步地，分步浸渍法的具体步骤为：将凹凸棒石粘土加入到铂的前驱体盐的无水乙醇溶液、钴的前驱体盐的无水乙醇溶液中的其中一种中，然后搅拌均匀，经超声分散、老化、静置、蒸发、洗涤过滤、干燥、研磨筛分处理后，制得固体粉末，再将固体粉末加入到铂的前驱体盐的无水乙醇溶液、钴的前驱体盐的无水乙醇溶液中的另外一种中，然后搅拌均匀，经超声分散、老化、静置、蒸发、洗涤过滤、干燥、研磨筛分处理后，再依次在氮气气氛和还原气氛下进行煅烧。进一步地，老化处理为在高压反应釜中，通入氮气保护气，在4～6MPa、100～150℃条件下，先搅拌4～6h，再静置12～18h。进一步地，煅烧处理为以1～3℃/min的升温速率从室温升至400～600℃，然后恒温2～4h。进一步地，搅拌均匀为在40～60℃水浴条件下磁力搅拌4～6h。进一步地，超声分散处理为在超声波、40～60℃的条件下不断搅拌3～5h形成悬浊液。进一步地，静置处理为在室温常压条件下，放置16～18。进一步地，蒸发处理为在60～80℃条件下，将乙醇蒸发去除。进一步地，洗涤过滤处理为用去离子水洗涤过滤5～10次。进一步地，干燥处理为在常压、80～100℃条件下干燥12～16h。进一步地，研磨筛分处理为用研钵将干燥后的固体研碎，并筛分出直径为0.18～0.25mm的颗粒。进一步地，所述还原气氛是氢气体积分数为5～10％的氢气和氩气的混合气体。本专利技术的有益效果体现在：1.本专利技术铂-钴/凹凸棒石催化剂应用在催化重整生物油及其模型物制氢中时，可有效的降低反应温度，能够实现实现原料的转化率≥98％，氢气产率≥95％，氢气选择性≥96％，而且使用寿命≥200h，具有活性高、选择性高、寿命长、稳定性好、价格低廉的优点，满足生物油催化重整制氢的工业化要求。2.本专利技术铂-钴/凹凸棒石催化剂利用钴作为助剂成分与铂进行复和，在煅烧和还原过程中钴可与铂形成金属合金、提高活性金属和载体的相互作用，增强催化剂的使用寿命。另外钴作为助剂可以促进Pt4+的在还原气氛下的还原，提高催化剂活性位点的含量，进而提高反应物和产物的转换频率。3.本专利技术铂-钴/凹凸棒石催化剂的制备方法中，选择用高压反应釜内高温加压进行老化处理，相对于传统的常压下、室温老化，可明显提高活性金属的负载效率和分散均匀性，并且可以使活性金属和载体发生强相互作用，进而提高催化剂的使用寿命；另外无水乙醇具有良好的会发性，作为有机分散剂，不仅可以促进活性金属在凹凸棒石载体表面的均匀分散，还可以缩短蒸发时间，是一种绿色、无污染、操作简便、低耗时的制备方法。4.本专利技术相对于其他贵金属基催化剂，利用天然的、储量丰富、具有高比表面积的廉价凹凸棒石作为载体，降低了催化剂的制备成本。5.本专利技术应用于生物油及其模型物催化重整制氢反应中，可明显的降低反应温度、提高催化剂抗积碳和抗烧结、增加催化剂使用寿命，有推广使用的前景。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述：以下实施例所使用的各种原料，如未作特别说明，均为本领域公知的市售产品。实施例1本实施例制备的铂-钴/凹凸棒石催化剂中的活性成分铂(Pt)含量为5wt.％，助剂钴(Co)的含量为10wt.％，所余成分为凹凸棒石粘土，制备方法如下：称取0.67g的六氯铂酸铵((NH4)2PtCl6)完本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铂‑钴/凹凸棒石催化剂，其特征在于：包括作为载体的凹凸棒石粘土以及负载在凹凸棒石粘土上的铂和钴。
【技术特征摘要】
1.一种铂-钴/凹凸棒石催化剂，其特征在于：包括作为载体的凹凸棒石粘土以及负载在凹凸棒石粘土上的铂和钴。2.如权利要求1所述的铂-钴/凹凸棒石催化剂，其特征在于：铂的含量为5～15wt.％，钴含量为10～20wt.％。3.如权利要求1或2所述的铂-钴/凹凸棒石催化剂在催化重整生物油及其模型物制氢中的应用。4.如权利要求3所述的铂-钴/凹凸棒石催化剂在催化重整生物油及其模型物制氢中的应用，其特征在于：催化重整生物油及其模型物制氢的反应条件为：催化剂用量1g～5g，原料的给料量1g/h～15g/h，原料水碳摩尔比1～20，反应温度为300℃～500℃。5.如权利要求1或2所述的铂-钴/凹凸棒石催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：取铂的前驱体盐和钴的前驱体盐，然后采用同步浸渍法或分步浸渍法将铂和钴负载在凹凸棒石粘土上，制得所述铂-钴/凹凸棒石催化剂。6.如权利要求5所述的铂-钴/凹凸棒石催化剂的制备方法，其特征在于：所述铂的前驱体盐为六氯铂酸铵，所述钴的前驱体盐为六水合硝酸钴或六水合氯化钴。7.如权利要求5所述的铂-钴/凹凸棒石催化剂的制备方法，其特征在于：同步浸渍法的具体步骤为：...
【专利技术属性】
技术研发人员：王一双，陈明强，梁添，杨忠连，刘少敏，李晓静，孙琴琴，陈明功，王君，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34
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