一种活性金属/单斜相ZrO2及其制备方法和应用技术

技术编号：40300558 阅读：7 留言：0更新日期：2024-02-07 20:47

本发明专利技术提供了一种活性金属/单斜相ZrO<subgt;2</subgt;及其制备方法和应用，属于天然气化工技术领域。本发明专利技术提供的制备方法包括以下步骤：将四方相ZrO<subgt;2</subgt;浸渍到活性金属的盐溶液中，得到负载有活性金属离子的四方相ZrO<subgt;2</subgt;；将所述负载有活性金属离子的四方相ZrO<subgt;2</subgt;进行焙烧，得到活性金属氧化物/四方相ZrO<subgt;2</subgt;复合材料；将所述活性金属氧化物/四方相ZrO<subgt;2</subgt;复合材料进行还原，得到活性金属/单斜相ZrO<subgt;2</subgt;；所述还原反应的温度为100℃～1500℃。本发明专利技术利用载体的相变诱导和结构重排作用，促使载体与活性金属发生强烈相互作用，诱导制备出活性金属粒径小、分散度高且活性金属与载体相互作用强的活性金属/单斜相ZrO<subgt;2</subgt;。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及天然气化工，尤其涉及一种活性金属/单斜相zro2及其制备方法和应用。

技术介绍

1、甲烷二氧化碳重整反应因可将温室气体的主要成分ch4和co2转化为合成气(h2和co)而具有较高的经济和工业价值。但是该反应目前并没有实现工业化，主要是由于催化剂在反应过程中会发生积炭反应和烧结，从而使其失活、稳定性低。

2、积炭反应是对催化剂表面活性金属颗粒大小及其与载体间的相互作用较为敏感的反应。其中活性金属颗粒越大，积炭反应越易发生，因此减小活性金属颗粒的尺寸有利于提高催化剂抗积炭性能。除此之外，如果金属载体间相互作用较弱，活性组分周围易产生包覆型炭，该类型炭将活性组分完全包覆后使其脱离载体而失活。因此提高金属载体相互作用也有利于抗积炭性能的提升。除积炭导致催化剂失活外，烧结也是催化剂失活的主要原因之一。由于甲烷二氧化碳重整反应是在高温下进行的反应，因此活性组分会迁移团聚成较大的颗粒，不但减少了活性位点还加剧了积炭的产生，最终导致催化剂快速失活。因此，减小活性组分粒径、提高分散度、提高金属载体相互作用是提升甲烷二氧化碳重整催化剂稳定性的关键问题。

3、陈霖等人(cn108654641b)利用溶胶-凝胶法制备co-pt双金属气凝胶催化剂以提高金属载体间相互作用，但该制备方法较为复杂且过程再现性困难。余斐等人(cn108097255b)利用经过水热处理的藻类作为载体，镍为活性组分，制备甲烷二氧化碳重整催化剂，虽然该催化剂可稳定运行800h，但其制备过程复杂。

技术实现思路</p>

1、本专利技术的目的在于提供一种活性金属/单斜相zro2及其制备方法和应用，本专利技术提供的活性金属/单斜相zro2作为甲烷二氧化碳重整反应用催化剂具有良好的稳定性，且制备过程简单。

2、本专利技术提供了一种活性金属/单斜相zro2的制备方法，包括以下步骤：

3、将四方相zro2浸渍到活性金属的盐溶液中，得到负载有活性金属离子的四方相zro2；

4、将所述负载有活性金属离子的四方相zro2进行焙烧，得到活性金属的氧化物/四方相zro2复合材料；

5、将所述活性金属的氧化物/四方相zro2复合材料进行还原反应，得到所述活性金属/单斜相zro2；

6、所述还原反应的温度为100℃～1500℃。

7、优选的，所述活性金属包括ni、co或ru。

8、优选的，所述活性金属/单斜相zro2中活性金属的含量为1～30wt％。

9、优选的，所述浸渍为等体积浸渍。

10、优选的，所述焙烧的温度为300～500℃，焙烧的时间为1～5h。

11、优选的，所述焙烧在空气中进行。

12、优选的，所述还原反应的时间为0.5～4h。

13、优选的，所述还原反应在含氢气的氛围中进行，所述氛围中氢气的体积浓度为1～100v/v％。

14、有益效果：

15、本专利技术通过将还原温度控制在上述范围内，在还原活性金属氧化物的同时使作为载体的zro2发生相转变(由四方相转变为单斜相)，利用载体的相变诱导和结构重排作用，促使载体与活性金属发生强烈相互作用，诱导制备出活性金属粒径小、分散度高且活性金属与载体相互作用强的活性金属/单斜相zro2，从而提高了其在甲烷二氧化碳重整反应中的稳定性。

16、实施例的结果表明，本专利技术制备的催化剂ni/单斜相zro2中活性金属的尺寸为33nm；活性金属的分散度为0.24％，并且具有强金属载体相互作用；本专利技术制得的ni/单斜相zro2作为甲烷二氧化碳重整反应的催化剂时可稳定运行800h，且没有出现失活现象。

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【技术保护点】

1.一种活性金属/单斜相ZrO2的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述活性金属包括Ni、Co或Ru。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述活性金属/单斜相ZrO2中活性金属的含量为1～30wt％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述浸渍为等体积浸渍。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为300～500℃，焙烧的时间为1～5h。

6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧在空气中进行。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原反应在含氢气的氛围中进行，所述氛围中氢气的浓度为1～100v/v％。

8.根据权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于，所述还原反应的时间为0.5～4h。

9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备的活性金属/单斜相ZrO2作为催化剂在甲烷二氧化碳重整反应中的应用。

【技术特征摘要】

1.一种活性金属/单斜相zro2的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述活性金属包括ni、co或ru。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述活性金属/单斜相zro2中活性金属的含量为1～30wt％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述浸渍为等体积浸渍。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为300～500℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏海全，韩丽波，杨慧，苏越，
申请(专利权)人：内蒙古大学，
类型：发明
国别省市：

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