一种Ni-W催化剂、制备方法及应用技术

本发明专利技术提供一种Ni

【技术实现步骤摘要】
一种Ni
‑
W催化剂、制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及催化剂
，尤其涉及一种Ni
‑
W催化剂、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]Ni基催化剂是较为常见的CO2甲烷化催化剂。相比较于高活性、高选择性的贵金属Ru基催化剂，Ni基催化剂具备低成本、催化活性较好的优势，成为工业化应用的主要候选。
[0003]Ni基催化剂仅负载单一Ni物种时存在Ni易烧结、易团聚的问题。为了解决这个问题，研究人员提出了两种解决方案。其一，采用合适的多孔材料作为载体，通过载体和Ni的强相互作用来锚定Ni原子，以此来达到防止团聚的目的。介孔分子筛SBA
‑
15具有孔径大、比表面积高的特点，有利于将活性组分负载到孔道中。由于孔道中具有一定数量的微孔，因而有助于均匀的分散活性中心，减少金属团聚。同时，SBA
‑
15具有耐高温特点，可避免反应过程中的孔道坍塌的问题，提高载体的使用寿命。其二，通过掺杂第二种金属来调节Ni的电子环境，以提高催化剂的活性。如，将Fe、Co、Mo、Mn等金属按照不同比例、不同形式的配体加入到Ni基催化剂中，掺杂进去的第二种金属通过几何作用、电子作用或是两者共同作用来改变Ni的化学环境，来提高催化剂的活性。在掺杂第二种金属助剂时，助剂的使用量比较高，因此，在反应过程中，第二种金属容易覆盖于Ni表面，降低转化活性。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种Ni
‑
W催化剂、制备方法及应用，以解决现有Ni基催化剂制备过程中助剂使用量较高而导致转化活性较低的问题。
[0005]本专利技术提供一种Ni
‑
W催化剂，该催化剂的结构式为Ni
50
W/SBA
‑
15，其粒径为2
‑
5nm、CO桥式吸附波长为1988cm
‑1、CO多键吸附波长为1863cm
‑1。
[0006]对于上述Ni
‑
W催化剂，本申请还提供该催化剂的制备方法，该方法包括：
[0007]S01：将钨酸加入到H2O2中，在50
‑
60℃金属浴中加热溶解，形成溶液A。
[0008]将4.3
‑
215mg钨酸加入到6ml浓度为30％的H2O2溶液中。然后将钨酸与H2O2溶液的混合液放入温度为50
‑
60℃金属浴中加热搅拌溶解，得到溶液A。
[0009]S02：向所述溶液A中加入Ni(NO3)2·
6H2O，加热溶解得到溶液B。
[0010]向溶液A中加入100
‑
250mgNi(NO3)2·
6H2O，在50
‑
60℃的条件下搅拌溶解，得到溶液B。
[0011]S03：将所述溶液B滴加到SBA
‑
15载体后，超声、静置、冷冻干燥，得到固体催化剂。
[0012]将溶液B滴加到SBA
‑
15载体上，形成悬浊液。将该悬浊液在超声条件下超声处理30min，以促进Ni、W金属离子快速、均匀地分散。超声处理后的悬浊液静置处理24h，以达到扩散平衡。达到扩散平衡的悬浊液冷冻干燥12h，得到固体催化剂。冷冻干燥能够去除溶剂，同时还能避免常规加热干燥造成的金属离子团聚。
[0013]市售SBA
‑
15载体在制备的过程中大多采用正硅酸钠作为硅源。正硅酸钠的使用会引入Na离子，该Na离子会影响SBA
‑
15载体的荷载性能。基于此，本申请采用TEOS作为硅源制
备SBA
‑
15载体，以避免Na离子的影响。本申请制备的SBA
‑
15载体具有很好的孔道有序性，能够提高活性组分的分散性，进而提高反应的传质过程，促进反应进行。
[0014]具体的，本申请提供的SBA
‑
15载体的制备方法包括：
[0015]S031：P123模板剂加入到去离子水中，在40℃水浴中搅拌3h后，加入稀盐酸继续搅拌，形成混合液A。
[0016]将5.5
‑
11gP123模板剂加入到30
‑
50ml去离子水中，在40℃水浴中搅拌3h。其中，P123模板剂的全称为聚环氧乙烷
‑
聚环氧丙烷
‑
聚环氧乙烷三嵌段共聚物，其分子式为：PEO
‑
PPO
‑
PEO。将5
‑
33ml浓度为12mol/L的浓盐酸稀释到100ml的去离子水中，以形成稀盐酸。P123模板剂在40℃水浴中搅拌结束后，加入稀盐酸，并继续在40℃水浴中搅拌3h，形成混合液A。
[0017]S032：TEOS以1
‑
2滴/秒的速度滴加到所述混合液A中，缓慢搅拌，形成混合液B。
[0018]将TEOS(Tetraethylorthosilicate，正硅酸乙酯)以1
‑
2滴/秒的速度滴加到混合液A中，缓慢搅拌，避免产生泡沫。TEOS滴加完成后，增大搅拌速度，继续在40℃水浴中搅拌24h，形成混合液B。
[0019]S033：将所述混合液B转入水热反应釜中，并放入烘箱中，按照1℃/min的升温速率升温到100℃后，恒温反应48h，得到反应产物。
[0020]将混合液B转移到100ml的水热反应釜中，并将水热反应釜放入烘箱中。按照1℃/min的升温速率升温到100℃后，恒温反应48h，得到反应产物。
[0021]S034：将所述反应产物抽滤、干燥、煅烧、冷却、研磨，得到SBA
‑
15。
[0022]水热反应结束后，将反应产物进行抽滤，并在100℃下干燥12h。干燥结束后，将抽滤产物放入到马弗炉中高温煅烧。其中，马弗炉的升温速率为1℃/min，煅烧温度为550℃、煅烧温时间为6h。煅烧结束后冷却、研磨，得到SBA
‑
15。
[0023]S04：所述固体催化剂研磨、过筛后放入管式炉中高温煅烧，得到负载型Ni
‑
W催化剂。
[0024]固体催化剂研磨为粒度20
‑
40目的颗粒后放入管式炉中高温煅烧，得到负载型Ni
‑
W催化剂。其中，管式炉的升温速率为1℃/min，5％H2/Ar为还原气，煅烧温度为550℃，煅烧时间为2h。
[0025]本申请提供的Ni
‑
W催化剂能够用于催化CO2甲烷化。在催化CO2甲烷化的过程中，CO2的转化率为93.3％，CH4的选择性为98.26
‑
99.7％。
[0026]本专利技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0027]本申请提供的Ni
‑
W催化剂、制备方法及应用中，使用双氧水作为溶剂，利用冷冻干燥、还原气氛焙烧将活性组分沉积在SBA本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ni
‑
W催化剂，其特征在于，所述Ni
‑
W催化剂的粒径为2
‑
5nm、CO桥式吸附波长为1988cm
‑1、CO多键吸附波长为1863cm
‑1。2.根据权利要求1所述的Ni
‑
W催化剂，其特征在于，所述Ni
‑
W催化剂的结构式为Ni
50
W/SBA
‑
15。3.一种Ni
‑
W催化剂制备方法，其特征在于，包括：将钨酸加入到H2O2中，在50
‑
60℃金属浴中加热溶解，形成溶液A；向所述溶液A中加入Ni(NO3)2·
6H2O，加热溶解得到溶液B；将所述溶液B滴加到SBA
‑
15载体后，超声、静置、冷冻干燥，得到固体催化剂；所述固体催化剂研磨、过筛后放入管式炉中高温煅烧，得到负载型Ni
‑
W催化剂。4.根据权利要求3所述的Ni
‑
W催化剂制备方法，其特征在于，所述SBA
‑
15的制备方法包括：P123模板剂加入到去离子水中，在40℃水浴中搅拌3h后，加入稀盐酸继续搅拌，形成混合液A；T...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕研峰，何凯，秦玉才，赵桂艳，
申请(专利权)人：辽宁石油化工大学，
类型：发明
国别省市：