多孔材料与其制备方法、以及包含其的催化剂组合物技术

本揭露提供一种多孔材料与包含其的催化剂组合物，以及该多孔材料的制备方法。该多孔材料是由98‑99.5重量份的气相二氧化硅以及0.5至2重量份的金属氧化物所组成。其中，该多孔材料的比表面积是650m

Porous materials, their preparation methods, and catalyst compositions containing them

【技术实现步骤摘要】
多孔材料与其制备方法、以及包含其的催化剂组合物
本揭露关于一种多孔材料与其制备方法、以及包含其的催化剂组合物。
技术介绍
随着经济的快速发展，石油资源的枯竭、环境污染和全球暖化的加剧，亟需寻找高能量密度、环保、可持续发展的新能源体系。因此，由生物质气化所产生的合成气作为替代能源也越来越受到关注。然而，在使用流体化床反应装置中从生物质制造合成气的过程中，同时会产生相当大量的焦油。合成气中所含的焦油会引起后续下游过程和设备的结垢、堵塞。冷凝的焦油会造成气体清洁设备严重结垢、进入发电机组的焦油会妨碍合成气应用的运行、且焦油与冷凝水混合后也易造成困难的水处理问题。因此，欲将生质物气化合成气应用于发电系统时，需将合成气中的焦油含量降低。在焦油去除技术中，一般以蒸汽重组技术(steamreforming)为主流。然而，在不存在催化剂的状况下，蒸汽重组的反应温度需高于900℃才可将焦油催化重组成高热值气体。虽然，在催化剂存在的状况下进行蒸汽重组技术来去除焦油，可将反应温度降至650-900℃之间，不过传统用于蒸汽重组的催化剂组合物，其焦油转化率仍有提升的空间。因此，业界需要一种新颖的催化剂组合物，以解决先前技术所遭遇到的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多孔材料，在将其用于蒸汽重组用的催化剂组合物时，可以解决现有技术所遭遇到的问题。根据本揭露实施例，本揭露提供一种多孔材料，可由约98-99.5重量份的气相二氧化硅以及约0.5至2重量份的金属氧化物所组成，其中该多孔材料的比表面积可为约650m2/g至700m2/g。该金属氧化物可择自由氧化镁、氧化铝、氧化铁、氧化钾、氧化钛、及氧化铁所组成的族群。根据本揭露另一实施例，本揭露提供一种上述多孔材料的制备方法。该多孔材料的制备方法包含：将一工业副产物、水、及一酸进行混合，得到一胶状混合物，其中在该胶状混合物中，氢离子的摩尔数与工业副产物的重量比约为25mmol/g至40mmol/g；以水清洗该胶状混合物，直到该胶状混合物的pH值为7；以及，对该胶状混合物进行一煅烧制程，得到上述多孔材料。根据本揭露另一实施例，本揭露亦提供一种催化剂组合物。该催化剂组合物包含一载体、以及一活性物质。其中，该载体可为上述多孔材料，且该活性物质配置于该载体上。该活性物质可为一金属或含该金属的化合物，其中该金属可为铁、钴、镍、铜、锌、或上述的组合。相较于现有技术，本专利技术的优点在于：本专利技术提供的多孔材料包含具有高比表面积的气相二氧化硅以及金属氧化物；该多孔材料的表面可进一步被配置特定的活性物质于其上，作为催化剂组合物，用于焦油的蒸汽重组催化剂，提高焦油转换率。该多孔材料可利用金属冶炼业高温制程所产生的工业副产物作为来源，并以酸液作为溶剂溶出工业副产物中碱性或中性物质。如此一来，所得的多孔材料具有高比表面积及孔隙体积。因此，当活性物质分散负载于多孔材料上，所得的催化剂组合物亦具有高比表面积及孔隙体积，可提升活性物质的催化活性。此外，该多孔材料除了包含气相二氧化硅以增加多孔材料的机械强度外，亦包含金属氧化物，可作为焦油的蒸汽重组催化剂成分。附图说明图1为实施例1所述的高炉石及实施例1所得的多孔材料的X光衍射(XRD)图谱；图2为实施例1所使用的高炉石的扫描式电子显微镜(SEM)图；图3为实施例1所得的多孔材料的扫描式电子显微镜(SEM)图；图4为实施例2所得的催化剂组合物(1)的扫描式电子显微镜(SEM)图。具体实施方式本揭露实施例提供一种多孔材料与包含其催化剂组合物，以及该多孔材料的制备方法。本揭露所述的多孔材料包含具有高比表面积的气相二氧化硅以及金属氧化物。该多孔材料的表面可进一步被配置特定的活性物质于其上，作为催化剂组合物，用于焦油的蒸汽重组催化剂，提高焦油转换率。该多孔材料可利用金属冶炼业高温制程所产生的工业副产物作为来源，并以酸液作为溶剂溶出工业副产物中碱性或中性物质。如此一来，所得的多孔材料具有高比表面积及孔隙体积。因此，当活性物质分散负载于多孔材料上，所得的催化剂组合物亦具有高比表面积及孔隙体积，可提升活性物质的催化活性。此外，该多孔材料除了包含气相二氧化硅以增加多孔材料的机械强度外，亦包含金属氧化物，可作为焦油的蒸汽重组催化剂成分。根据本揭露实施例，本揭露提供一种多孔材料。该多孔材料可由98-99.5重量份(例如98.5-99.5重量份、或98-99重量份)的气相二氧化硅以及0.5至2重量份(例如0.5-1.5重量份、或1-2重量份)的金属氧化物所组成。该金属氧化物可择自由氧化镁、氧化铝、氧化铁、氧化钾、氧化钛、及氧化铁所组成的族群。根据本揭露实施例，该气相二氧化硅与该金属氧化物的总重可为100重量份。根据本揭露某些实施例，本揭露所述多孔材料可包含98-99.5重量份的气相二氧化硅以及0.5至2重量份的金属氧化物。其中，该金属氧化物可包含氧化镁、氧化铝、氧化铁、氧化钾、氧化钛、氧化铁、或上述的组合。根据本揭露实施例，本揭露所述的该多孔材料其包含98wt％至99.5wt％的气相二氧化硅(以该多孔材料总重为基准)。换言之，该多孔材料的主要成份为气相二氧化硅。气相二氧化硅(fumedsilica、又称热解二氧化硅)，目前已广泛应用于合成石英玻璃粉末或是应用于半导体产业中作为填充剂。一般来说，形成气相二氧化硅的方法是将硅卤化物(例如氯化硅(SiCl4))在氢氧焰环境(温度约为于1800℃)下进行水解产生。然而，上述制程需要大量耗能造成制造成本上升外，也必需使用含卤的化合物作为起始物，易造成环境的污染。此外，以上述方法所形成的气相二氧化硅其比表面积有一定的限制(例如无法进一步提升至650m2/g)。而本揭露所述以气相二氧化硅为主要成份的多孔材料，由于是藉由本揭露所述的多孔材料制备方法来形成，因此该多孔材料的比表面积可大于或等于650m2/g，例如为约650m2/g至700m2/g、660m2/g至700m2/g、670m2/g至700m2/g、或650m2/g至690m2/g。根据本揭露实施例，本揭露所述该多孔材料的孔隙体积可大于或等于0.6cm3/g，例如为0.7cm3/g至1.0cm3/g、0.6cm3/g至0.9cm3/g、或0.7cm3/g至0.9cm3/g。根据本揭露实施例，本揭露所述该多孔材料的平均孔洞尺寸可大于约2nm，例如为约2nm至10nm、3nm至10nm、或2nm至9nm。根据本揭露实施例，该多孔材料的金属氧化物可包含氧化钛，且该氧化钛与该金属氧化物的重量比可为约0.4至1.0(例如为约0.4至0.7、或0.5至1.0)。此外，根据本揭露实施例，该多孔材料的金属氧化物可包含氧化镁，且该氧化镁与该金属氧化物的重量比可为约0.1至0.25(例如为约0.1至0.2、或0.15至0.25)。如此一来，当该多孔材料作为催化剂组合物的载体时，可提升焦油重组的反应性。根据本揭露实施例，本揭露提供一种上述多孔材料的制备方法，不需使用氢氧焰且可避免使用含卤化合物作为原料。此外，如上所述，使用本揭露所述多孔材料的制备方法所得的多孔材料(主成份为气相二氧化硅)可具有高的比表面积。该多孔材料的制备方法包含以下步骤。首先，将一工业副产物、水、及一酸进行混合，得到一胶状混合物，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔材料，是由98‑99.5重量份的气相二氧化硅以及0.5至2重量份的金属氧化物所组成，其中该多孔材料的比表面积是650m

【技术特征摘要】
2017.12.14 TW 1061439381.一种多孔材料，是由98-99.5重量份的气相二氧化硅以及0.5至2重量份的金属氧化物所组成，其中该多孔材料的比表面积是650m2/g至700m2/g，且该金属氧化物是选自于由氧化镁、氧化铝、氧化钾、氧化钛、及氧化铁所组成的族群。2.如权利要求1所述的多孔材料，其中该气相二氧化硅与该金属氧化物的总重是100重量份。3.如权利要求1所述的多孔材料，其中该多孔材料的孔隙体积是0.6cm3/g至1.0cm3/g。4.如权利要求1所述的多孔材料，其中该多孔材料的平均孔洞尺寸是2nm至10nm。5.一种多孔材料的制备方法，包含：将工业副产物、水、及酸进行混合，得到胶状混合物，其中在该胶状混合物中，氢离子的摩尔数与工业副产物的重量比是25mmol/g至40mmol/g；以水清洗该胶状混合物，直到该胶状混合物的pH值为7；以及对该胶状混合物进行煅烧制程，得到权利要求1所述的多孔材料。6.如权利要求5所述的多孔材料的制备方法，其中该工业副产物是炼钢炉石。7.如权利要求5所述的多孔材料的制备方法，其中该工业副产物是高炉石、转炉石、或电弧炉炼钢电炉石。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘琼芳，万皓鹏，洪伟钧，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71