【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及干重整催化剂及其制备方法，更具体地，涉及具有长期稳定性的高活性干重整催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、当大气中二氧化碳的浓度增加时，会出现各种问题，因此已经积极地进行了将二氧化碳转化为其他材料的研究。其中甲烷的干重整反应是通过在催化剂存在下使二氧化碳和甲烷在高温下反应而产生氢气和一氧化碳的反应。通过上述反应产生的合成气可用于合成各种化学品或烃类的反应，因此已知具有非常高的附加值。然而，由于催化剂的不稳定性和低活性，甲烷的干重整反应尚未投入实际应用。
2、干重整反应中催化剂的不稳定性是由催化剂蒸发和由于在600℃或更高的高温下的反应的损失引起的。
3、此外，在长期使用期间活性降低，这是由于在高温下催化剂金属的聚集或由于催化剂中的碳沉积产生的加速失活引起的。替选地，它是由催化剂的活性位点由于其他有毒物质中毒而减少引起的。
4、在已经商业化或正在考虑商业化的ni催化剂的情况下，正在开发用硫密封ni表面上的至少一些活性位点以防止碳沉积的工艺，但这需要复杂的工艺，该工艺需要额外的昂贵金属前体或其他添加剂。然而，用于干重整反应的ni催化剂具有低活性和长期稳定性的问题。
技术实现思路
1、技术问题
2、本专利技术要实现的第一技术目的是提供一种干重整催化剂，其中催化剂颗粒通过金属氧化物键固定在三维二氧化硅基质中。
3、本专利技术要实现的第二技术目的是提供一种用于制备干重整催化剂的方法以实现第一技术目的。
4、技
5、为了实现上述第一技术目的，本专利技术提供一种干重整催化剂，其包括具有其中形成有孔隙的三维网络结构的二氧化硅；以及用于重整甲烷的催化剂颗粒，催化剂颗粒在孔隙中形成并具有比所述孔隙小的直径。
6、为了实现上述第二技术目的，本专利技术提供了一种用于制备干重整催化剂的方法，所述方法包括制备第一前体溶液，其中将用于溶胶-凝胶反应的催化剂、镍前体和水混合，并且所述用于溶胶-凝胶反应的催化剂以液滴或胶束的形式悬浮；将硅烷前体溶液添加到所述第一前体溶液中以形成二氧化硅溶液，其中形成了具有网络结构的二氧化硅颗粒；从所述二氧化硅溶液中除去水以形成二氧化硅凝胶；并且将第二前体溶液逐滴添加到所述二氧化硅凝胶中以形成镍-二氧化硅溶液，其中在具有网络结构的所述二氧化硅颗粒中形成镍颗粒。
7、有益效果
8、根据上述本专利技术，形成用于使甲烷干重整的催化剂颗粒。催化剂颗粒在二氧化硅内部形成，并且在纳米尺寸的孔隙中形成。在合成工艺中，由前体供应的镍原子与通过溶胶-凝胶反应产生的二氧化硅的氧原子共价键合。此外，在随后的工艺中，镍通过溶解度的差异在镍-氧的共价键位点沉淀。此外，当进行烧制工艺时，镍金属可在表面上部分氧化，形成镍或氧化镍(nickel oxide)的催化剂颗粒。在具有相对高密度和预定孔隙尺寸的二氧化硅内部的孔隙中形成的催化剂颗粒可以确保甲烷干重整反应中的长期稳定性，并且可以保持高转化率。
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1.一种干重整催化剂，包括：
2.根据权利要求1所述的干重整催化剂，其中所述催化剂颗粒包括镍或氧化镍。
3.根据权利要求2所述的干重整催化剂，其中所述催化剂颗粒的镍原子与所述二氧化硅的氧原子形成共价键。
4.根据权利要求3所述的干重整催化剂，其中所述催化剂颗粒是通过使用镍-氧共价键作为用于生长的晶种进行沉淀而形成的。
5.根据权利要求1所述的干重整催化剂，其中所述催化剂颗粒的特征在于具有由油酸控制的粒度。
6.根据权利要求1所述的干重整催化剂，其中所述干重整催化剂在750℃或更高的温度下对于CO2和CH4具有80％或更大的转化率。
7.根据权利要求6所述的干重整催化剂，其中所述干重整催化剂在700℃或更高的温度下在CO2与CH4之间的转化率差异小于10％。
8.根据权利要求1所述的干重整催化剂，其中所述干重整催化剂在进料气体为CO2和CH4、工艺温度为800℃和所述进料气体的气时空速为250L·gcat·h-1的条件下具有90％或更大的转化率长达500小时。
9.根据权利要求8所述的干
10.一种用于制备干重整催化剂的方法，所述方法包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其中用于溶胶-凝胶反应的所述催化剂包括油酸。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一前体溶液的制备包括：
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述硅烷前体溶液包括硅烷前体和硅烷偶联剂。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述硅烷前体或所述硅烷偶联剂通过溶胶-凝胶反应在胶束形式的用于溶胶-凝胶反应的所述催化剂的界面处形成具有网络结构的所述二氧化硅颗粒。
15.根据权利要求14所述的方法，其中通过所述硅烷前体或所述硅烷偶联剂的水解产生的硅烷醇基团与所述第一前体溶液的镍离子或所述镍前体结合以形成Si-O-Ni结构，并且氧元素和镍元素之间的共价键充当所述镍颗粒生长的晶种。
16.根据权利要求10所述的方法，其中所述第二前体溶液是通过将所述镍前体溶解在水中得到的，并且所述第二前体溶液的镍浓度低于所述二氧化硅凝胶中的镍浓度。
17.根据权利要求10所述的方法，其中所述第二前体溶液是通过将所述镍前体溶解在水中得到的，并且所述第二前体溶液的镍浓度高于所述第一前体溶液的镍浓度。
18.根据权利要求10所述的方法，其中当形成所述镍颗粒时，用于溶胶-凝胶反应的所述催化剂控制所述镍颗粒的尺寸。
19.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：
20.根据权利要求19所述的方法，其中至少一些所述镍颗粒通过所述烧制形成氧化镍。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种干重整催化剂，包括：
2.根据权利要求1所述的干重整催化剂，其中所述催化剂颗粒包括镍或氧化镍。
3.根据权利要求2所述的干重整催化剂，其中所述催化剂颗粒的镍原子与所述二氧化硅的氧原子形成共价键。
4.根据权利要求3所述的干重整催化剂，其中所述催化剂颗粒是通过使用镍-氧共价键作为用于生长的晶种进行沉淀而形成的。
5.根据权利要求1所述的干重整催化剂，其中所述催化剂颗粒的特征在于具有由油酸控制的粒度。
6.根据权利要求1所述的干重整催化剂，其中所述干重整催化剂在750℃或更高的温度下对于co2和ch4具有80％或更大的转化率。
7.根据权利要求6所述的干重整催化剂，其中所述干重整催化剂在700℃或更高的温度下在co2与ch4之间的转化率差异小于10％。
8.根据权利要求1所述的干重整催化剂，其中所述干重整催化剂在进料气体为co2和ch4、工艺温度为800℃和所述进料气体的气时空速为250l·gcat·h-1的条件下具有90％或更大的转化率长达500小时。
9.根据权利要求8所述的干重整催化剂，其中所述干重整催化剂保持0.95或更大的h2/co比率长达500小时。
10.一种用于制备干重整催化剂的方法，所述方法包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其中用于溶胶-凝胶反应的...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜成奉，闵惠铉，
申请(专利权)人：韩华道达尔能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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