一种生物质焦油重整催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及催化剂技术领域，具体涉及一种生物质焦油重整催化剂及其制备方法，本发明专利技术提供了重整催化剂是由活性组分和载体组成，所述活性组分为Ni‑Ni

【技术实现步骤摘要】
一种生物质焦油重整催化剂及其制备方法
本专利技术涉及催化剂
，特别是涉及一种生物质焦油重整催化剂及其制备方法。
技术介绍
伴随着人类工业化和生活水平不断提高，化石燃料加速消耗，由于人类对于化石燃料的过度依赖，空气污染、水污染和土壤污染成为社会面临的严峻问题。同时，以化石燃料为基础的能源结构决定了CO2减排将是一个长期的过程。CO2在大气中的长期滞留是导致全球增温的主要因素，是引起南北极冰盖融化、极端天气事件频发的间接驱动力。因此，开发洁净的可再生能源成为事关国民经济可持续发展、国家安全和社会进步的头等大事。由于生物质具有碳中和的特点，凭借其可再生性、多样性、总量丰富以及环境友好等特点，成为地球上唯一能够储存和运输的清洁能源，开发潜力巨大。生物质热解气化技术是生物质能高效利用的一种重要途径，这种热化学处理技术将固态生物质能转化成H2、CO等可燃气体用于提供电能或热能。但热解气化技术面临的最大问题就是可燃气中携带大量焦油。生物质焦油是一种棕黑色粘稠液体，成分非常复杂、含氧量高，具有高氧化性、热不稳定性、腐蚀性等特点。由于生物质焦油品质较差，因此不能直接代替传统的化石燃料。而且焦油在低温下容易冷凝阻塞管道，燃烧后释放大量有害气体，严重限制了生物质热解气化技术的进一步发展。由此可见，如何有效去除生物质气化过程中产生的焦油，把它转化为有用的可燃气体是生物质气化技术工业化应用的关键所在。目前的焦油去除技术中水蒸气重整催化技术是公认最有效的方法，该种方法不仅能够在较低反应温度下得到较高的焦油去除率，而且还能将焦油催化重整转化为小分子燃气如H2、CO等，进而可大幅度提高气化气的热值和产量。目前，重整催化剂主要包含天然矿物类、碱金属类、镍基催化剂类三种，其中镍基催化剂因其反应温度低(750℃)，焦油转化率高(>95％)，对产气有重整作用，而有良好的应用前景，然而镍基催化剂也有高温下容易烧结，低温下易积碳和活性低的缺点。因此开发适用不同条件下的催化活性高、抗积碳能力强的镍基催化剂是今后生物质焦油催化重整技术急待解决的问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种生物质焦油重整催化剂及其制备方法，本专利技术的重整催化剂，比表面积大，孔径均一可调，活性高，稳定性好，且生产制造成本低；本专利技术的制造方法，其工艺简单，制备容易，满足工业化的生产制造需求。本专利技术采用的技术方案是：一种生物质焦油重整催化剂，所述重整催化剂由活性组分和载体组成，所述活性组分为Ni-Ni3N，载体为氮掺杂的多孔二氧化钛N-TiO2，其中，所述活性组分Ni-Ni3N的质量占所述催化剂质量的5％～42％；所述活性组分中Ni与Ni3N的摩尔比为0.1～8；所述载体N-TiO2中N的掺杂量为2.8-10.5％；进一步地，所述重整催化剂的比表面积为55～150m2.g-1，孔径为2～10nm，孔体积为0.21～0.85cm3.g-1。上述生物质焦油重整催化剂的制备方法，包含如下步骤：S1、将尿素、硝酸镍按比例溶于去离子水中，搅拌混合，得到前驱体混合溶液A；S2、将钛酸正丁酯溶于乙醇溶液中，搅拌混合，得到前驱体混合溶液B；S3、先将混合溶液A和混合溶液B进行混合，接着风干，得第一粉末；S4、将第一粉末置于管式炉并在氮气气氛下进行热解，得到第二粉末，自然冷却后，即得重整催化剂。进一步地，S1中，搅拌混合时间为10～30min。进一步地，S1中，在混合溶液A中，尿素：硝酸镍：去离子水的比例为：50～300mmol：0.8～8mmol：10～100ml。进一步地，S2中，混合搅拌时间为2～10min。进一步地，S2中，在混合溶液B中，钛酸正丁酯：乙醇的比例为100～350mmol：20～80ml。进一步地，S3中，风干的温度为35～80℃。进一步地，S4中，采用2～10℃/min的升温速率升温至为600-800℃，进行热解。进一步地，S4中，热解时间为0.5～6h。对上述技术方案的进一步改进为，所述。本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术提供的用于生物质焦油水蒸汽重整催化剂，是以Ni-Ni3N为活性组分，非金属氮掺杂的多孔二氧化钛N-TiO2为载体，这种组合极大地发挥了活性组分和载体间的协同作用，有效解决了镍单独存在时容易失活的问题，此外，非金属氮掺杂的多孔二氧化钛N-TiO2载体不仅具有高的比表面积、均一可调的孔径，而且氮掺杂TiO2使其表面存在丰富的缺陷氧物种，在生物质焦油水蒸汽重整催化反应过程中，能有效缓解活性组分的烧结和积碳，从而提高了催化剂的使用寿命。2、本专利技术提供的用于生物质焦油水蒸汽重整催化剂制备方法是以尿素为模板剂和氮源，硝酸镍和钛酸正丁酯分别作为Ni和Ti的前驱物，制备过程中先将尿素和硝酸镍按比例溶于去离子水中，搅拌均匀后得到混合溶液A；再将一定量的钛酸正丁酯溶于乙醇溶液中，搅拌得到混合溶液B；接着将混合溶液A和混合溶液B进行混合，后在一定温度下缓慢风干，将风干后所得到的固体粉末在氮气氛围下高温热解，冷却后即得到生物质焦油水蒸汽重整催化剂，本专利技术的制备工艺，操作简单，过程重复性好，在制备过程中，无需进行多次风干，可以极大的缩短制备时间和制备成本，满足工业化的大批量生产制造需求，应用前景好。具体实施方式下面将结合较佳实施例对本专利技术作进一步的说明。本专利技术提供的用于生物质焦油重整催化剂，其由活性组分和载体组成，所述活性组分为Ni-Ni3N，载体为氮掺杂的多孔二氧化钛N-TiO2，所述活性组分Ni-Ni3N的质量占所述催化剂质量的5％～42％；所述活性组分中Ni与Ni3N的摩尔比为0.1～8；所述载体N-TiO2中N的掺杂量为2.8-10.5％；所述重整催化剂的比表面积为55～150m2.g-1，孔径为2～10nm，孔体积为0.21～0.85cm3.g-1。本专利技术提供的用于生物质焦油水蒸汽重整催化剂，是以Ni-Ni3N为活性组分，非金属氮掺杂的多孔二氧化钛N-TiO2为载体，这种组合极大地发挥了活性组分和载体间的协同作用，有效解决了镍单独存在时容易失活的问题，此外，非金属氮掺杂的多孔二氧化钛N-TiO2载体不仅具有高的比表面积、均一可调的孔径，而且氮掺杂TiO2使其表面存在丰富的缺陷氧物种，在生物质焦油水蒸汽重整催化反应过程中，能有效缓解活性组分的烧结和积碳，从而提高了催化剂的使用寿命。下面将提供上述重整催化剂的制备实施例。实施例1本实施例中的重整催化剂采用如下步骤制备：S1、将50mmol尿素和3mmol硝酸镍溶于10ml去离子水中，搅拌混合10min，得到前驱体混合溶液A；S2、将100mmol钛酸正丁酯溶于40ml乙醇溶液中，搅拌混合5min，得到前驱体混合溶液B；S3、将S1中得到的混合溶液A和S2中得到的混合溶液B进行混合，然后在35℃下风干，得第一粉末；S4、将第一粉末置于管式炉并在氮气气氛下，以2℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质焦油重整催化剂，其特征在于，所述重整催化剂由活性组分和载体组成，所述活性组分为Ni-Ni

【技术特征摘要】
1.一种生物质焦油重整催化剂，其特征在于，所述重整催化剂由活性组分和载体组成，所述活性组分为Ni-Ni3N，载体为氮掺杂的多孔二氧化钛N-TiO2，
其中，所述活性组分Ni-Ni3N的质量占所述催化剂质量的5％～42％；
所述活性组分中Ni与Ni3N的摩尔比为0.1～8；
所述载体N-TiO2中N的掺杂量为2.8-10.5％。


2.根据权利要求1所述的一种生物质焦油重整催化剂，其特征在于，所述重整催化剂的比表面积为55～150m2.g-1，孔径为2～10nm，孔体积为0.21～0.85cm3.g-1。


3.根据权利要求1或2所述的一种生物质焦油重整催化剂的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
S1、将尿素、硝酸镍按比例溶于去离子水中，搅拌混合，得到前驱体混合溶液A；
S2、将钛酸正丁酯溶于乙醇溶液中，搅拌混合，得到前驱体混合溶液B；
S3、先将混合溶液A和混合溶液B进行混合，接着风干，得第一粉末；
S4、将第一粉末置于管式炉并在氮气气氛下进行热解，得到第二粉末，自然冷却后，即得重整催化剂。


4.根据权利要求3所述的一种生...

【专利技术属性】
技术研发人员：王燕刚，李溪，沈张锋，刘征，张思倩，许海洋，孙冠武，印朝闯，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33