一种高分散的金属催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种高分散的金属催化剂及其制备方法和应用，属于能源功能材料技术领域。本发明专利技术采用蒸发诱导自组装法制备了富含Al

【技术实现步骤摘要】
一种高分散的金属催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及能源功能材料
，尤其涉及一种高分散的金属催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]催化剂普遍存在当今社会生产过程中，是一种不可或缺的角色，有90％以上的化工过程使用催化剂。以铁钴镍等过渡金属为主要活性组分的金属催化剂因其具备高选择性、高稳定性、高活性以及腐蚀性小和可重复利用的优点而受到广泛关注，具有巨大的工业化应用潜力。
[0003]常规的催化剂的制备方法会使得催化剂表面金属活性位点团聚以及分布不均匀，利用率低，同时会带来局部高热、烧结、积碳等问题，使得催化剂活性与稳定性大大低于预期效益，严重的影响了催化技术的发展。而催化剂高效益的生产依赖高效催化剂的研发与催化反应器的设计与优化，目前通过对活性中心构效关系的探究，可以通过以下制备方法改变金属催化剂的表面金属的存在方式与结构，从而提升其活性与稳定性；(1)采用不同的载体和助剂等以提高金属粒子分散度；(2)调整金属
‑
载体间相互作用以及增加晶格氧或表面氧物种数量；(3)调控金属粒子纳米结构。但是均存在活性与稳定性不佳的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高分散的金属催化剂及其制备方法和应用。本专利技术制得的高分散的金属催化剂活性高，稳定性好。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种高分散的金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将P123模板剂与乙醇混合，再加入硝酸和异丙醇铝后干燥，得到混合物；
[0008]将所述混合物第一焙烧得到富含配位不饱和Al
3+penta
的氧化铝；
[0009]将所述富含配位不饱和Al
3+penta
的氧化铝与乙醇混合后，加入可溶性金属盐溶液，得到悬浊液，所述可溶性金属盐溶液中的金属元素为镍、钴或铁；
[0010]将所述悬浊液固液分离，得到沉淀物；
[0011]将所述沉淀物分散在水中后调节pH值＝9～11，然后离心，得到固体产物；
[0012]将所述固体产物进行第二焙烧后还原，得到所述高分散的金属催化剂。
[0013]优选地，所述P123模板剂、乙醇、硝酸和异丙醇铝的用量比为1～5g：10～100mL：0～10mL：2～10g，所述硝酸的质量浓度为67％。
[0014]优选地，所述P123模板剂、乙醇、硝酸和异丙醇铝的用量比为2g：40mL：3.2mL：4.08g，所述硝酸的质量浓度为67％。
[0015]优选地，所述第一焙烧在空气气氛下进行，所述第一焙烧为从室温以1～10℃/min升温至300～800℃后保温2～6h，所述空气气氛的流速为10～50mL/min。
[0016]优选地，所述第一焙烧在空气气氛下进行，所述第一焙烧为从室温以1℃/min升温
至500℃后保温4h，所述空气气氛的流速为20mL/min。
[0017]优选地，所述富含配位不饱和Al
3+penta
的氧化铝与可溶性金属盐溶液中可溶性金属盐的质量比为1～5g：0.1～2g，所述可溶性金属盐为硝酸盐。
[0018]优选地，所述第二焙烧为从室温以1～10℃/min升温至300～800℃后保温2～6h。
[0019]优选地，所述第二焙烧为从室温以10℃/min升温至500℃后保温4h。
[0020]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制得的高分散的金属催化剂。
[0021]本专利技术还提供了上述技术方案所述的高分散的金属催化剂在重整制氢领域中的应用。
[0022]本专利技术提供了一种高分散的金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：将P123模板剂与乙醇混合，再加入硝酸和异丙醇铝后干燥，得到混合物；将所述混合物第一焙烧得到富含配位不饱和Al
3+penta
的氧化铝；将所述富含配位不饱和Al
3+penta
的氧化铝与乙醇混合后，加入可溶性金属盐溶液，得到悬浊液，所述可溶性金属盐溶液中的金属元素为镍、钴或铁；将所述悬浊液固液分离，得到沉淀物；将所述沉淀物分散在水中后调节pH值＝9～11，然后离心，得到固体产物；将所述固体产物进行第二焙烧后还原，得到所述高分散的金属催化剂。
[0023]本专利技术制得的金属催化剂(用于提高催化剂上金属活性位点的金属催化剂)具有高分散性，进而能够提升活性，同时一定程度上避免积碳问题。本专利技术在碱性条件下，基于静电吸附策略制备了2.5Me/Al2O3催化剂(高分散的金属催化剂)，强静电吸附作用耦合不饱和配位Al2O3(Al
3+penta
Al2O3)的锚定效应，一定程度上改变了金属活性位点的电子环境，增强金属与载体的相互作用，大大提高了金属催化剂活性与利用率，使用本专利技术合成的Ni
‑
Al高分散的金属催化剂在600℃的甲烷干重整活性是传统浸渍法制备的Ni
‑
Al催化剂的两倍，可知，本专利技术制得的高分散的金属催化剂在能源功能材料
具有良好的应用前景。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0025](1)活性金属的高分散；制备的催化剂表面的金属具有高分散的特性，提高了催化剂的利用率与活性，可适用于不同的催化反应。
[0026](2)活性高：所述催化剂用于在甲烷与二氧化碳催化重整制备氢气与一氧化碳，在600℃下进行时，甲烷与二氧化碳转化率可达35％以上，H2/CO稳定在0.8，具有良好的应用前景；
[0027](3)操作简单且安全：在制备过程中没有危险的试剂与操作方式。
附图说明
[0028]图1为本专利技术制备高分散的金属催化剂的过程示意图；
[0029]图2为实施例1～4制备的金属催化剂的XRD图；
[0030]图3为实施例1～4制备的金属催化剂对反应物CH4的转化率图；
[0031]图4为实施例1～4制备的金属催化剂对反应物CO2的转化率图；
[0032]图5为实施例1～4制备的金属催化剂对产物H2/CO的比例图；
[0033]图6为实施例1制备的2.5Ni(Na)
‑
R的电镜图；
[0034]图7为实施例1制备的2.5Ni(Na)
‑
R的电镜图对应的面扫描图；
[0035]图8为实施例2制备的2.5Ni(NH
4+
)
‑
R的电镜图；
[0036]图9为实施例2制备的2.5Ni(NH
4+
)
‑
R的电镜图对应的面扫描图。
具体实施方式
[0037]本专利技术提供了一种高分散的金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0038]将P123模板剂与乙醇混合，再加入硝酸和异丙醇铝后干燥，得到混合物；
[0039]将所述混合物第一焙烧得到富含配位不饱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高分散的金属催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将P123模板剂与乙醇混合，再加入硝酸和异丙醇铝后干燥，得到混合物；将所述混合物第一焙烧得到富含配位不饱和Al
3+penta
的氧化铝；将所述富含配位不饱和Al
3+penta
的氧化铝与乙醇混合后，加入可溶性金属盐溶液，得到悬浊液，所述可溶性金属盐溶液中的金属元素为镍、钴或铁；将所述悬浊液固液分离，得到沉淀物；将所述沉淀物分散在水中后调节pH值＝9～11，然后离心，得到固体产物；将所述固体产物进行第二焙烧后还原，得到所述高分散的金属催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述P123模板剂、乙醇、硝酸和异丙醇铝的用量比为1～5g：10～100mL：0～10mL：2～10g，所述硝酸的质量浓度为67％。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述P123模板剂、乙醇、硝酸和异丙醇铝的用量比为2g：40mL：3.2mL：4.08g，所述硝酸的质量浓度为67％。4.根据权利要求1所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：何德东，刘旭鹏，张宜民，严俊凯，毛静，曾瑞明，罗永明，梅毅，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：