一种用于生物乙醇重整制氢的双催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于生物乙醇重整制氢的双催化剂，所述双催化剂包括铑基催化剂和铂基催化剂，所述铑基催化剂和铂基催化剂按照设定的装填比例和方式进行混合填装，铑基催化剂包括Al2O3微球基体，Al2O3微球基体上负载有复合固溶体；复合固溶体包含Ce、La、Rh三种金属元素；铂基催化剂包括Al2O3微球基体，Al2O3微球基体上负载有复合固溶体；复合固溶体包含Ce、La、Pt三种金属元素；铂基催化剂的平均粒度为铑基催化剂平均粒度的1.2～1.5倍；铑基催化剂的填充高度与铂基催化剂的填充高度比为1：2～1:4。该双催化剂通过将铑基催化剂和铂基催化剂混合填装，使其具有甲烷干法、湿法重整性能好的优点，相比于纯铑催化剂成本更低、制氢效率更高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
一种用于生物乙醇重整制氢的双催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物乙醇重整制氢
，尤其涉及一种用于生物乙醇重整制氢的双催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]生物乙醇重整制氢采用高效的化工工艺，利用成熟的可再生能源，是有望快速实现产业化的“绿氢”制备技术，在生物乙醇重整制氢反应过程中，乙醇作为C2+醇，能量密度更高、毒性和腐蚀性更低，但C
‑
C键活化能比C
‑
H键和C
‑
O键高，造成C2+醇的转化效率容易受到限制，有机副产物更多，积碳更为严重。因此需要高活性、高选择性的催化剂，提高生物乙醇重整制氢的效率。
[0003]生物乙醇重整制氢相关催化剂种类繁多，Rh、Ru、Au、Pd、Pt、Ir等贵金属，以及Cu、Ni、Co等非贵金属均可以作为乙醇重整制氢催化剂的活性组分。其中，Rh性能良好，但是价格昂贵，而且乙醇重整制氢高温段的反应实质上以甲烷干法、湿法重整为主，Rh并不是最适宜的活性组分；而Ni等其他便宜的活性组分，虽然可以作为生物乙醇重整和甲烷重整的活性组分，但Ni基催化剂通常抗积碳能力较差，短期内较难具备工业化应用的潜质。换言之，生物乙醇重整制氢反应复杂、难度较大，采用单一活性组分的催化剂，较难获得理想的制氢效果。然而目前报道的Rh
‑
Ni、Rh
‑
Pt等双金属催化剂的性能相比于Rh基催化剂并没有显著的提高，其中一个重要原因在于合金的形成干扰了金属
‑
载体间的相互作用。因此，需要开发一种新型的双活性组分生物乙醇重整制氢催化剂，使得两种活性组分的作用都能较好的发挥出来，从而整体性的提高生物乙醇重整制氢的效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种用于生物乙醇重整制氢的双催化剂及其制备方法，该双催化剂通过将铂基催化剂和铑基催化剂混合填装，使其具有甲烷干法、湿法重整性能好的优点，有效提高了生物乙醇重整制氢的效率。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种用于生物乙醇重整制氢的双催化剂，所述双催化剂包括铑基催化剂和铂基催化剂，所述铂基催化剂和铑基催化剂按照设定的装填比例和方式进行混合填装，其中：
[0007]所述铑基催化剂包括Al2O3微球基体，所述Al2O3微球基体上负载有复合固溶体；
[0008]所述复合固溶体包含Ce、La、Rh三种金属元素，呈现氧化铈萤石立方结构，记为：
[0009]Ce1‑
x
La
x
Rh
y
O2‑
δ
；
[0010]其中，0.3≤x≤0.4；0.02≤y≤0.05；0.15≤δ≤0.28；三种参数x、y、δ按照如下方式计算：
[0011]x＝mol(La)/[mol(Ce)+mol(La)+mol(Rh)][0012]y＝mol(Rh)/[mol(Ce)+mol(La)+mol(Rh)][0013]δ＝2*(1
‑
mol(Ce
4+
))/[mol(Ce)+mol(La)+mol(Rh)][0014]式中，mol(Ce)、mol(La)、mol(Rh)、mol(Ce
4+
)分别为Ce、La、Rh、Ce
4+
的摩尔量；δ为氧空穴浓度；
[0015]在生物乙醇重整制氢反应过程中，所述铑基催化剂逐渐被生成的H2还原，Rh物种从CeO2晶格中析出，被还原为金属颗粒，形成Rh/Ce1‑
x
La
x
O2‑
δ
/Al2O3催化剂；在所形成的Rh/Ce1‑
x
La
x
O2‑
δ
/Al2O3催化剂中，Rh高度分散于Ce1‑
x
La
x
O2‑
δ
表面，Ce1‑
x
La
x
O2‑
δ
在Al2O3表面铺展；
[0016]所述铂基催化剂包括Al2O3微球基体，所述Al2O3微球基体上负载有复合固溶体；
[0017]所述复合固溶体包含Ce、La、Pt三种金属元素，呈现氧化铈萤石立方结构，记为：
[0018]Ce1‑
x
‑
y
La
x
Pt
y
O2‑
δ
；
[0019]其中，0.3≤x≤0.4；0.03≤y≤0.10；0.15≤δ≤0.30；三种参数x、y、δ按照如下方式计算：
[0020]x＝mol(La)/[mol(Ce)+mol(La)+mol(Pt)][0021]y＝mol(Pt)/[mol(Ce)+mol(La)+mol(Pt)][0022]δ＝2*(1
‑
mol(Ce
4+
))/[mol(Ce)+mol(La)+mol(Pt)][0023]式中，mol(Ce)、mol(La)、mol(Pt)、mol(Ce
4+
)分别为Ce、La、Pt、Ce
4+
的摩尔量；δ为氧空穴浓度；
[0024]在生物乙醇重整制氢反应过程中，所述铂基催化剂逐渐被生成的H2还原，Pt物种从CeO2晶格中析出，被还原为金属颗粒，形成Pt/Ce1‑
x
La
x
O2‑
δ
/Al2O3催化剂；在所形成的Pt/Ce1‑
x
La
x
O2‑
δ
/Al2O3催化剂中，Pt高度分散于Ce1‑
x
La
x
O2‑
δ
表面，Ce1‑
x
La
x
O2‑
δ
在Al2O3表面铺展；
[0025]其中，在所述双催化剂中，所述铂基催化剂的平均粒度为铑基催化剂平均粒度的1.2～1.5倍；由于所述铑基催化剂的平均粒度小于铂基催化剂，故所述铑基催化剂在上，铂基催化剂在下，两种催化剂接触的部分，所述铑基催化剂会少量进入铂基催化剂的床层，形成两种催化剂之间的自然过渡；
[0026]所述铑基催化剂的填充高度与铂基催化剂的填充高度比为1：2～1:4。
[0027]由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，上述双催化剂通过将铂基催化剂和铑基催化剂混合填装，使其具有甲烷干法、湿法重整性能好的优点，有效提高了生物乙醇重整制氢的效率。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0029]图1为本专利技术实施例提供的用于生物乙醇重整制氢的双催化剂组合装填示意图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于生物乙醇重整制氢的双催化剂，其特征在于，所述双催化剂包括铑基催化剂和铂基催化剂，所述铂基催化剂和铑基催化剂按照设定的装填比例和方式进行混合填装，其中：所述铑基催化剂包括Al2O3微球基体，所述Al2O3微球基体上负载有复合固溶体；所述复合固溶体包含Ce、La、Rh三种金属元素，呈现氧化铈萤石立方结构，记为：Ce1‑
x
La
x
Rh
y
O2‑
δ
；其中，0.3≤x≤0.4；0.02≤y≤0.05；0.15≤δ≤0.28；三种参数x、y、δ按照如下方式计算：x＝mol(La)/[mol(Ce)+mol(La)+mol(Rh)]y＝mol(Rh)/[mol(Ce)+mol(La)+mol(Rh)]δ＝2*(1
‑
mol(Ce
4+
))/[mol(Ce)+mol(La)+mol(Rh)]式中，mol(Ce)、mol(La)、mol(Rh)、mol(Ce
4+
)分别为Ce、La、Rh、Ce
4+
的摩尔量；δ为氧空穴浓度；在生物乙醇重整制氢反应过程中，所述铑基催化剂逐渐被生成的H2还原，Rh物种从CeO2晶格中析出，被还原为金属颗粒，形成Rh/Ce1‑
x
La
x
O2‑
δ
/Al2O3催化剂；在所形成的Rh/Ce1‑
x
La
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O2‑
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/Al2O3催化剂中，Rh高度分散于Ce1‑
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La
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O2‑
δ
表面，Ce1‑
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La
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O2‑
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在Al2O3表面铺展；所述铂基催化剂包括Al2O3微球基体，所述Al2O3微球基体上负载有复合固溶体；所述复合固溶体包含Ce、La、Pt三种金属元素，呈现氧化铈萤石立方结构，记为：Ce1‑
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La
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Pt
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O2‑
δ
；其中，0.3≤x≤0.4；0.03≤y≤0.10；0.15≤δ≤0.30；三种参数x、y、δ按照如下方式计算：x＝mol(La)/[mol(Ce)+mol(La)+mol(Pt)]y＝mol(Pt)/[mol(Ce)+mol(La)+mol(Pt)]δ＝2*(1
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mol(Ce
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))/[mol(Ce)+mol(La)+mol(Pt)]式中，mol(Ce)、mol(La)、mol(Pt)、mol(Ce
4+
)分别为Ce、La、Pt、Ce
4+
的摩尔量；δ为氧空穴浓度；在生物乙醇重整制氢反应过程中，所述铂基催化剂逐渐被生成的H2还原，Pt物种从CeO2晶格中析出，被还原为金属颗粒，形成Pt/Ce1‑
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La
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/Al2O3催化剂；在所形成的Pt/Ce1‑
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La
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/Al2O3催化剂中，Pt高度分散于Ce1‑
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La
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表面，Ce1‑
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La
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O2‑
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在Al2O3表面铺展；其中，在所述双催化剂中，所述铂基催化剂的平均粒度为铑基催化剂平均粒度的1.2～1.5倍；由于所述铑基催化剂的平均粒度小于铂基催化剂，故所述铑基催化剂在上...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚飞，赵海龙，刘孟浩，张建飞，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：