一种多孔钙钛矿型耐硫变换催化剂及其制备方法与应用技术

公开了一种钙钛矿型耐硫变换催化剂，具有钙钛矿型结构并且具有孔道结构。此外，还公开了该催化剂的制备方法和应用。当用于耐硫变换反应时，其可明显提升催化剂的催化活性，硬模板法产生的多孔材料可以使反应物吸附在孔的表面和内部，从而改善接触面积，从而提高催化性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔钙钛矿型耐硫变换催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于煤化工
；涉及一种煤化工耐硫变换催化剂及其制备方法与应用；更具体地，涉及一种多孔钙钛矿型耐硫变换催化剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]耐硫变换是煤高效利用的重要途径，也是当前制氢的主要方式，而催化剂是耐硫变换过程的核心技术。
[0003]与其他种类的催化剂相比，钴钼基催化剂具备耐硫、反应温度范围宽、成本低、制备过程简单等优势，在国内外装置中应用最为广泛。作为钴钼基耐硫变换催化剂，应具有高活性和高稳定性。但是目前的钴钼基催化剂在稳定性和活性方面仍具有较高的提升空间。
[0004]近年来，钙钛矿型催化剂因具有优良的导电性、磁性、热电性、压电性等诸多性能，且制备成本低廉、在高温下具有热力学和机械稳定性，同时高温条件下是优良的氧离子和电子导体，而引起了人们的广泛关注。钙钛矿型金属氧化物催化剂的通式为ABO3。通常A元素为催化活性较低但起稳定作用的元素，而B元素是过渡金属元素，起主要活性作用。通过替换部分A和B原子，可进一步提高催化活性。但是传统的钙钛矿几乎没有孔隙，这使得其作为催化剂时催化反应过程只发生在外表面，限制了该材料的催化能力。
[0005]中国专利申请CN105107513A公开了一种以介孔硅为模板制备Cu基水煤气变换催化剂的方法，先将包括可溶性铜盐和可溶性铈盐在内的多种金属盐溶于第一易挥发有机溶剂中制得第一溶于体系，并将介孔氧化硅溶于第二易挥发溶剂制得第二溶液体系，之后利用所述第一溶液体系与所述第二溶液体系混合并在适合条件下制备得到Cu基水煤气变换催化剂。该方法制备得到Cu基水煤气变换催化剂具有比表面积大、活性组分的分散度高、耐高温性能好、变换活性高等特点。
[0006]专利技术人通过充分检索现有技术，尚未发现将钴钼基催化剂制成多孔钙钛矿型钴钼耐硫变换催化剂的文献报道。专利技术人惊奇地发现，当钴钼基催化剂掺杂合适的元素并使用硬模板法制成多孔钙钛矿型钴钼耐硫变换催化剂，可明显提升催化剂的催化活性，硬模板法产生的多孔材料可以使反应物吸附在孔的表面和内部，从而改善接触面积，从而提高催化性能。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的之一在于提供一种多孔钙钛矿型耐硫变换催化剂。所述催化剂具有丰富的孔道结构，能够增强催化剂包含的孔道对反应气体的吸附能力，增加活性位点的暴露量，从而明显增强钙钛矿基耐硫变换催化剂的催化活性。
[0008]本专利技术的目的之二在于提供一种上述多孔钙钛矿型耐硫变换催化剂的制备方法。所述制备方法过程简单，易于操作，适合大规模工业化应用。
[0009]本专利技术的目的之三在于提供一种上述多孔钙钛矿型耐硫变换催化剂的应用。当用于耐硫变换反应时，其具备较高稳定性和催化剂寿命，同时具备较高的催化活性，从而显著
提高了CO转化率。
[0010]为实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种多孔钙钛矿型耐硫变换催化剂，所述催化剂具有钙钛矿型结构并且具有孔道结构。
[0011]根据本专利技术前述的多孔钙钛矿型耐硫变换催化剂，其中，所述催化剂具有化学式1表示的组成：
[0012]ABO3ꢀꢀ
式1
[0013]其中，A表示稀土金属元素、碱金属元素和/或碱土金属元素中的一种或多种；B表示钼和/或钴。
[0014]作为稀土金属元素，包括但不限于，镧(La)、铈(Ce)、钪(Sc)、钇(Y)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、镱(Yb)、镥(Lu)等。从经济成本和/或催化活性的观点出发，优选镧(La)、铈(Ce)、钕(Nd)、钆(Gd)。
[0015]作为碱金属元素，包括但不限于，锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)。从经济成本和/或催化活性的观点出发，优选钠(Na)、钾(K)。
[0016]作为碱土金属元素，包括但不限于，铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镭(Ra)。从经济成本和/或催化活性的观点出发，优选镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)。
[0017]根据本专利技术前述的多孔钙钛矿型耐硫变换催化剂，其中，所述催化剂具有化学式2表示的组成：
[0018](A1)
x
(A2)
1-x
BO3ꢀꢀ
式2
[0019]其中，A1表示镧(La)；A2表示除镧(La)之外的稀土金属元素、碱金属元素和/或碱土金属元素中的一种或多种；B表示钼和/或钴的一种或两种；0≤x≤1。
[0020]作为稀土金属元素，包括但不限于，镧(La)、铈(Ce)、钪(Sc)、钇(Y)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、镱(Yb)、镥(Lu)等。从经济成本和/或催化活性的观点出发，优选镧(La)、铈(Ce)、钕(Nd)、钆(Gd)。
[0021]作为碱金属元素，包括但不限于，锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)。从经济成本和/或催化活性的观点出发，优选钠(Na)、钾(K)。
[0022]作为碱土金属元素，包括但不限于，铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镭(Ra)。从经济成本和/或催化活性的观点出发，优选镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)。
[0023]优选地，B至少一种元素为钼。
[0024]优选地，0.5≤x≤1；进一步地，0.55≤x≤1，0.6≤x≤1，0.65≤x≤1，0.7≤x≤1，0.75≤x≤1，0.8≤x≤1，0.85≤x≤1，0.9≤x≤1，0.95≤x≤1，0.96≤x≤1，0.97≤x≤1，0.98≤x≤1，0.99≤x≤1。
[0025]根据本专利技术前述的多孔钙钛矿型耐硫变换催化剂，其中，所述催化剂具有化学式3表示的组成：
[0026](A1)
x
(A2)
1-x
(B1)
y
(B2)
1-y
O3ꢀꢀ
式3
[0027]其中，A1表示镧(La)；A2表示碱金属元素和/或碱土金属元素中的一种或多种，优选表示碱土金属元素中的一种；B1表示钼；B2表示钴；0≤x≤1；0.4≤y≤1。
[0028]作为碱金属元素，包括但不限于，锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)。从经济成本和/或催化活性的观点出发，优选钠(Na)、钾(K)。
[0029]作为碱土金属元素，包括但不限于，铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镭
(Ra)。从经济成本和/或催化活性的观点出发，优选镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)；更优选镁(Mg)和/或锶(Sr)。
[0030]优选地，0.5≤x≤1；进一步地，0.55≤x≤1，0.6≤x≤1，0.65≤x≤1，0.7≤x≤1，0.75≤x≤1，0.8≤x≤1，0.85≤x≤1，0.9≤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔钙钛矿型耐硫变换催化剂，所述催化剂具有钙钛矿型结构并且具有孔道结构。2.根据权利要求1所述的多孔钙钛矿型耐硫变换催化剂，其中，所述催化剂具有化学式1表示的组成：ABO3ꢀꢀꢀ
式1其中，A表示稀土金属元素、碱金属元素和/或碱土金属元素中的一种或多种；B表示钼和/或钴。3.根据权利要求2所述的多孔钙钛矿型耐硫变换催化剂，其中，所述催化剂具有化学式2表示的组成：(A1)
x
(A2)
1-x
BO3ꢀꢀꢀꢀ
式2其中，A1表示镧(La)；A2表示除镧(La)之外的稀土金属元素、碱金属元素和/或碱土金属元素中的一种或多种；B表示钼和/或钴的一种或两种；0≤x≤1。4.根据权利要求3所述的多孔钙钛矿型耐硫变换催化剂，其中，所述催化剂具有化学式3表示的组成：(A1)
x
(A2)
1-x
(B1)
y
(B2)
1-y
O3ꢀꢀꢀꢀꢀ
式3其中，A1表示镧(La)；A2表示碱金属元素和/或碱土金属元素中的一种或多种，优选表示碱土金属元素中的一种；B1表示钼；B2表示钴；0≤x≤1；0.4≤y≤1。5.根据权利要求1-4任一项所述的多孔钙钛矿型耐硫变换催化剂，其中，所述孔道结构的B...

【专利技术属性】
技术研发人员：王民，余汉涛，赵庆鲁，白志敏，王昊，姜建波，薛红霞，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司，
类型：发明
国别省市：