一种镍/氧化镧催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种镍/氧化镧催化剂及其制备方法与应用。所述制备方法包括：使包含沉淀剂、镍盐、镧盐和溶剂的混合反应体系进行并流共沉淀反应，获得催化剂前驱体；以及，对所述催化剂前驱体进行焙烧处理，获得镍/氧化镧催化剂。本发明专利技术催化剂的制备在较窄的pH值范围内(7.5～8.5)，进行Ni、La的同时沉淀，保证Ni在载体中的高度均匀分散，制备步骤简单，制备过程绿色、节能，并且所获镍/氧化镧催化剂具有较高的活性和催化效率，其在用于甲烷二氧化碳干重整反应中时，显著抑制了积碳的生成，且甲烷和二氧化碳转化率都很高。二氧化碳转化率都很高。二氧化碳转化率都很高。

【技术实现步骤摘要】
and stability，Journal ofCatalysis，2016，343，208
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214)使用碳酸钠共沉淀法制备了双金属镍/氧化镧催化剂。然而，对于比表面积相对较低的氧化镧载体来说，浸渍法不易得到均匀分散的Ni颗粒。而沉淀法制备催化剂时，可得到活性组分分布均匀、与载体有适当相互作用，但一般选用含钠离子的沉淀剂，为了消除残留钠的影响，制备过程中对催化剂洗涤有较严格的要求，增加了过程的复杂性和能耗。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种镍/氧化镧催化剂及其制备方法与应用，以克服现有技术的不足。
[0007]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0008]本专利技术实施例提供了一种镍/氧化镧催化剂的制备方法，其包括：
[0009]使包含沉淀剂、镍盐、镧盐和溶剂的混合反应体系进行并流共沉淀反应，获得催化剂前驱体，其中，所述混合反应体系的pH值为7.5～8.5；
[0010]以及，对所述催化剂前驱体进行焙烧处理，获得镍/氧化镧催化剂。
[0011]本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的镍/氧化镧催化剂，所述镍/氧化镧催化剂的物相包括单斜La2O2CO3、六方La2O2CO3、La2O3及La2NiO4，所述镍/氧化镧催化剂中镍元素的含量为0.1～5.0wt％。
[0012]本专利技术实施例还提供了前述的镍/氧化镧催化剂于甲烷二氧化碳干重整反应中的用途。
[0013]本专利技术实施例还提供了一种甲烷与二氧化碳的干重整反应方法，其包括：
[0014]采用前述的方法制备镍/氧化镧催化剂；
[0015]在还原性气氛中，对所述镍/氧化镧催化剂于600～800℃进行还原处理1～3h；
[0016]以及，将甲烷和二氧化碳连续输入设置有经还原处理的镍/氧化镧催化剂的管式反应器中，于温度为600～800℃，空速为10000～50000h
‑1的条件下进行反应，生成一氧化碳和氢气。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0018](1)本专利技术采用碳酸铵和/或碳酸氢铵为沉淀剂，将沉淀过程pH值控制在微小的波动范围内(pH值为7.5～8.5)，提高了镍在载体上的均匀分散，增强了两者之间的相互作用，从而使镍/氧化镧催化剂在高温下的稳定性得以提高；
[0019](2)本专利技术制备镍/氧化镧催化剂与浸渍法相比，催化剂中镧以La2O2CO3和La2O3晶相形式存在，镍以La2NiO4形式存在，因而有利于二氧化碳活化和保持催化剂活性组分在高温下的耐烧结性；
[0020](3)本专利技术制备镍/氧化镧催化剂时，由于硝酸盐或氯化物被洗涤，因此催化剂前驱体在焙烧过程中，不产生氮氧化物等有害气体，符合绿色化学发展趋势；
[0021](4)本专利技术制备方法简单，制备的催化剂具有活性组分分散度高、稳定性好的特点，可有效解决现有技术中存在的甲烷二氧化碳重整反应中积碳率高和稳定性差的问题；
[0022](5)本专利技术制备的镍/氧化镧催化剂具有较高的催化活性，在镍负载量低至1wt％，用于干重整反应，且不使用任何稀释气的条件下，750℃时甲烷和二氧化碳转化率分别达到85％和92％，转化速率分别达到862和964mmol
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附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术实施例1
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4中制备的镍/氧化镧催化剂的XRD图；
[0025]图2为本专利技术对比例1
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3中制备的镍/氧化镧催化剂的XRD图；
[0026]图3为本专利技术实施例1中制备的NL
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1催化剂和对比例1中制备的C
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1催化剂的H2‑
TPR图；
[0027]图4a
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图4b分别为使用实施例1中的NL
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1催化剂和对比例1中的C
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1催化剂于甲烷/二氧化碳干重整反应性能随反应时间变化的结果图；
[0028]图5为本专利技术实施例l中的NL
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1催化剂和对比例1中的C
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1催化剂在催化甲烷二氧化碳干重整反应100h后催化剂的TGA/DSC曲线图；
[0029]图6a
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图6b分别为本专利技术实施例1中的NL
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1催化剂和对比例1中的C
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1催化剂在催化甲烷二氧化碳干重整反应100h后的TEM图。
具体实施方式
[0030]鉴于现有技术的缺陷，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]本专利技术实施例的一个方面提供了一种镍/氧化镧催化剂的制备方法，其包括：
[0032]使包含沉淀剂、镍盐、镧盐和溶剂的混合反应体系进行并流共沉淀反应，获得催化剂前驱体；
[0033]以及，对所述催化剂前驱体进行焙烧处理，获得镍/氧化镧催化剂，其中，所述混合反应体系的pH值为7.5～8.5。
[0034]本专利技术中，所述镍/氧化镧催化剂用于甲烷二氧化碳干重整反应。
[0035]在一些较为具体的实施方案中，所述制备方法具体包括：
[0036]将镍盐、镧盐溶于水形成第一混合溶液；
[0037]将沉淀剂溶于水形成沉淀剂溶液；
[0038]以及，将所述第一混合溶液、沉淀剂溶液于20～50℃同时滴加至溶剂中形成所述混合反应体系并控制所述混合反应体系的pH值为7.5～8.5，之后于20～50℃搅拌反应10～30min，再静置10～30min，获得所述催化剂前驱体。
[0039]进一步的，所述镍盐包括氯化镍、硝酸镍、乙酸镍、硫酸镍中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
[0040]进一步的，所述镧盐包括氯化镧、硝酸镧中的任意一种或两种的组合，且不限于此。
[0041]进一步的，所述沉淀剂包括碳酸铵、碳酸氢铵中的任意一种或两种的组合，且不限于此。
[0042]进一步的，所述溶剂包括水和/或乙醇水溶液，且不限于此。
[0043]进一步的，所述乙醇水溶液的浓度小于20wt％。
[0044]进一步的，所述第一混合溶液中镍盐与镧盐的摩尔比为0.02～0.5∶1。
[0045]进一步的，所述沉淀剂溶液中沉淀剂的浓度为0.1～2.0mol/L。
[0046]进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍/氧化镧催化剂的制备方法，其特征在于包括：使包含沉淀剂、镍盐、镧盐和溶剂的混合反应体系进行并流共沉淀反应，获得催化剂前驱体，其中，所述混合反应体系的pH值为7.5～8.5；以及，对所述催化剂前驱体进行焙烧处理，获得镍/氧化镧催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于具体包括：将镍盐、镧盐溶于水形成第一混合溶液；将沉淀剂溶于水形成沉淀剂溶液；以及，将所述第一混合溶液、沉淀剂溶液于20～50℃同时滴加至溶剂中形成所述混合反应体系并控制所述混合反应体系的pH值为7.5～8.5，之后于20～50℃搅拌反应10～30min，再静置10～30min，获得所述催化剂前驱体。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述镍盐包括氯化镍、硝酸镍、乙酸镍、硫酸镍中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述镧盐包括氯化镧和/或硝酸镧；和/或，所述沉淀剂包括碳酸铵和/或碳酸氢铵；和/或，所述溶剂包括水和/或乙醇水溶液；优选的，所述乙醇水溶液的浓度小于20wt％。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述第一混合溶液中镍盐与镧盐的摩尔比为0.02～0.5∶1；和/或，所述沉淀剂溶液中沉淀剂的浓度为0.1～2.0mol/L；和/或，所述溶剂与第一混合溶液、沉淀剂溶液之和的体积比为1∶1～1∶2。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋焕玲，丑凌军，谷婷婷，赵华华，刘宝华，赵军，杨建，闫亮，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：