一种高效负载型双金属催化剂及制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种高效负载型双金属催化剂及制备方法和应用，将双金属组分溶解于溶剂中，加入燃料，得到前驱体溶液，将前驱体负载到载体上，静置后干燥；将所得产物研磨后进行间歇式介质阻挡放电处理；将产物焙烧，得到高效负载型双金属催化剂。本发明专利技术的制备方法成本低、制备过程简单、易操作，制备周期短，所得的催化剂活性高稳定性好，在甲烷干重整反应中具有良好的发展前景。有良好的发展前景。有良好的发展前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高效负载型双金属催化剂及制备方法和应用


[0001]本专利技术属于催化科学技术和材料制备领域，具体涉及一种高效负载型双金属催化剂及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]二氧化碳和甲烷作为主要的温室气体，也是最丰富的碳源。甲烷干重整反应利用二氧化碳和甲烷作为原料气来制备合成气是一种很有前景技术，由此产生的合成气是一种有价值的原料，可以从中生产多种燃料和化学品，如氢气、甲醇和二甲醚等。
[0003]镍基催化剂相较于贵金属催化剂而言价格低廉、来源广泛且催化活性高，被广泛的应用于甲烷干重整反应中。但是，镍基催化剂在高温下容易因为积碳而失活，并且纳米镍颗粒容易发生烧结，因此，开发高效﹑稳定﹑抗积碳的镍基催化剂是目前研究的热点。
[0004]Zarei等人以聚乙二醇和柠檬酸为表面活性剂和燃料，采用燃烧溶胶
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凝胶法制备了具有高比表面积的Ni
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MgAl2O4催化剂，但其制备方法复杂，不易于规模放大[Zarei M,Meshkani F,Rezaei M.Preparation of mesoporous nanocrystalline Ni
‑
MgAl2O
4 catalysts by sol
‑
gel combustion method and its applications in dry reforming reaction[J].Advanced Powder Technology,2016,27(5):1963
>‑
1970.]。
[0005]此外，Li等人合成了有序介孔Ni/La2O3催化剂，并研究了Ni/La2O3界面对CO2活化的协同作用，但其催化性能一般，在650℃下，CH4转化率仅为63％，CO2转化率仅为70％[Li K,Chang X,Pei C,et al.Ordered mesoporous Ni/La2O
3 catalysts with interfacial synergism towards CO
2 activation in dry reforming of methane[J].Applied Catalysis B:Environmental,2019,259:118092.]。

技术实现思路

[0006]为克服现有技术中催化剂制备方法复杂，催化剂催化性能差的问题，本专利技术的目的在于提供一种高效负载型双金属催化剂及制备方法和应用，通过将介质阻挡放电等离子体技术与溶液燃烧法相结合，形成微燃烧法制备负载型双金属催化剂，整个微燃烧过程产生的是脉冲火花而不是火焰，持续时间非常短且离散，释放的热量比传统燃烧法少得多，有利于抑制积碳，并且成本低、过程简单、易操作，制备周期短，易于大规模制备，所得的催化剂活性高，稳定性好，克服了溶液燃烧法可控性较差，存在安全隐患的缺陷。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用技术方案如下：
[0008]一种高效负载型双金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)将双金属组分溶解于溶剂中，加入燃料，得到前驱体溶液，将前驱体负载到载体上，静置后干燥；
[0010](2)将步骤(1)所得产物研磨后进行间歇式介质阻挡放电处理；
[0011](3)将步骤(2)所得产物焙烧，得到高效负载型双金属催化剂。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，步骤(1)中双金属组分为Ni盐、Fe盐、Co盐、Cu盐、Zn盐、
Ce盐、Zr盐、Mg盐和La盐中的两种。
[0013]本专利技术进一步的改进在于，步骤(1)中溶剂为去离子水、无水乙醇与乙二醇中的一种；
[0014]步骤(1)中燃料为尿素、柠檬酸、甘氨酸、乙二醇、乙醇、甘油与正丙醇中的一种。
[0015]本专利技术进一步的改进在于，步骤(1)中双金属组分与燃料的物质的量的比1：(0.25
‑
10)；
[0016]步骤(1)中载体为SiO2、α
‑
Al2O3、β
‑
Al2O3、γ
‑
Al2O3与ZSM
‑
5中的一种。
[0017]本专利技术进一步的改进在于，步骤(1)中静置时间为5
‑
24h；干燥温度为110℃，干燥时间为5
‑
24h。
[0018]本专利技术进一步的改进在于，步骤(2)具体为：将步骤(1)所得产物研磨后置于石英反应釜中，然后在介质阻挡放电等离子体装置中进行间歇式介质阻挡放电处理，介质阻挡放电等离子体装置中的等离子发生器的电压为50
‑
150V，电流为2
‑
3A，放电次数为20
‑
40次，每次放电时间为3min；
[0019]步骤(3)中焙烧温度为300
‑
800℃，时间为2
‑
5h。
[0020]一种根据如上所述方法制备的高效负载型双金属催化剂，该催化剂中双金属组分中每种金属的质量负载量为0.1
‑
50％。
[0021]一种如上所述的高效负载型双金属催化剂在甲烷干重整中的应用。
[0022]本专利技术进一步的改进在于，将高效负载型双金属催化剂用石英砂稀释后放入石英管，再将石英管装于固定床反应器中；向固定床反应器中通入原料气，在常压下进行甲烷干重整反应；其中，原料气流速为40～45mL/min，空速为48000～54000mL/(g.h)，反应温度为450～850℃。
[0023]本专利技术进一步的改进在于，原料气为CO2、CH4与Ar的混合气；原料气中按体积百分数计，CO2的体积含量为25％，CH4的体积含量为25％，Ar的体积含量为50％。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0025]本专利技术通过间歇式介质阻挡放电处理采用微燃烧法制备了高效负载型双金属催化剂，并将其应用于甲烷干重整反应中。与传统的溶液燃烧法相比，整个微燃烧过程产生的是脉冲火花而不是火焰，持续时间极短且离散，放热量少，抑制了催化剂颗粒的团聚和烧结。微燃烧法是一种快速、安全、绿色的催化剂制备方法。催化剂制备过程简单，易操作，反应条件温和，具有较好的可行性。与单金属催化剂相比，双金属催化剂具有协同作用，往往能够产生单金属不具有的性质，因此成为研究的热点。在单金属催化剂中添加金属助剂的双金属催化剂能够改变与原有金属表面的电子密度及几何特性，而金属性质的改变能够引起催化机理的不同，进而对活性中间体的产生及反应路径产生影响，最终改善了催化剂的催化性能。
[0026]进一步的，在单金属镍基催化剂中，加入金属助剂Mg，增加了催化剂表面的碱性量和碱性强度，在催化剂表面上提供了更多的氧物种促进了碳酸盐的形成。本专利技术中催化剂同时形成了NiO
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MgO固溶体结构，在这种特定的结构上，还原后的Ni与MgO紧密相互作用，固定了Ni金属在载体上的位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效负载型双金属催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将双金属组分溶解于溶剂中，加入燃料，得到前驱体溶液，将前驱体负载到载体上，静置后干燥；(2)将步骤(1)所得产物研磨后进行间歇式介质阻挡放电处理；(3)将步骤(2)所得产物焙烧，得到高效负载型双金属催化剂。2.根据权利要求1所述的一种高效负载型双金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中双金属组分为Ni盐、Fe盐、Co盐、Cu盐、Zn盐、Ce盐、Zr盐、Mg盐和La盐中的两种。3.根据权利要求1所述的一种高效负载型双金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中溶剂为去离子水、无水乙醇与乙二醇中的一种；步骤(1)中燃料为尿素、柠檬酸、甘氨酸、乙二醇、乙醇、甘油与正丙醇中的一种。4.根据权利要求1所述的一种高效负载型双金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中双金属组分与燃料的物质的量的比1：(0.25
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10)；步骤(1)中载体为SiO2、α
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Al2O3、β
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Al2O3、γ
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Al2O3与ZSM
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5中的一种。5.根据权利要求1所述的一种高效负载型双金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中静置时间为5
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24h；干燥温度为110℃，干燥时间为5
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24h。6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵彬然，刘璐，赵毅毅，王绪军，王雅芝，张宏港，张军，解一昕，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：