【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂制备，涉及一种催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、甲烷是天然气的主要成分，此外也是页岩气、天然气、可燃冰、油田伴生气以及煤层气等的主要成分，是主要的碳基资源。二氧化碳是温室气体的主要成分，二氧化碳捕集、利用和封存越来越受到全世界重视。甲烷干重整反应制备合成气倍受关注，它可同时消除两种温室气体，同时生产合成气，是被认为未来甲烷和二氧化碳转化极具潜力的一种方法。合成气可进一步通过费托和羰基合成等反应转化为高价值化学品和燃料，也可分离后为石油化工工业、合成氨工业提供丰富的氢能和一氧化碳资源。干重整反应生成的co/h2理论摩尔比为1，特别适合液体燃料和含氧化合物等的制备。
2、由于ch4中c-h键的解离能高(434kj/mol)，所以ch4的活化需要在高温条件下进行，因此甲烷干重整反应需要较高的反应温度。甲烷干重整的反应式为：ch4+co2→2h2+2co，该反应是一个强吸热反应(δh＝247kj/mol)，通常在反应温度800℃以上才能获得较为理想的ch4和co2转化率。对于甲烷干重整反应，反应温度高，导致过程中能耗高，降低反应过程的能耗对于节能减排至关重要。对催化剂进行创新是实现低温甲烷干重整的有效路径，提高催化剂低温活性也是干重整实现工业应用的关键。
3、目前甲烷干重整催化剂主要分为贵金属催化剂(rh、ru、pd以及pt等)和非贵金属催化剂(fe、co以及ni等)。贵金属催化剂虽然具有催化活性高、稳定性好和抗积碳强等优点，但由于价格昂贵，难以大规模应用。非贵金属ni基催化剂在干重整
4、选择合适的催化剂载体对于调控金属活性组分和载体之间的相互作用，实现金属活性组分在催化剂表面的均匀分布十分重要。常见的甲烷干重整催化剂载体为氧化铝和氧化硅。氧化铈因氧空位丰富，氧容量大，具有储氧、得氧、失氧而发生氧化还原的能力，能够在反应中除碳。此外，氧化铈ce4+和ce3+比较容易转化，能够使金属与氧化铈之间有比较强的相互作用。
5、如cn 108786822a公开了一种甲烷重整多核壳空心型镍-镍硅酸盐-ceo2的制备方法，(1)先制得二氧化硅纳米颗粒；(2)在二氧化硅纳米颗粒中加入镍前驱体，50℃-220℃条件下，制得镍硅酸盐空心球；(3)将镍硅酸盐空心球分散于乙醇和水的混合溶液中，加入ceo2的前驱体和沉淀剂，在温度40℃-150℃条件下反应，制得到镍硅酸盐-ceo2核壳空心型纳米球；(4)将镍硅酸盐-ceo2核壳空心型纳米球还原制得高度分散的镍-镍硅酸盐-ceo2多核壳空心型催化剂。
6、再如cn 114733528a公开了一种镍/氧化铈催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)室温下，将铈盐溶液、碱性沉淀剂溶液混合，搅拌10～30min后转移至反应釜中反应，所得产物a经去离子水洗涤、离心、干燥，即得碱式碳酸铈前驱体；(2)室温下，将所述碱式碳酸铈前驱体溶于氢氧化钠溶液中，缓慢滴入镍盐溶液，滴毕继续搅拌30～40min，于20～25℃老化2～4天，得到产物b；(3)所述产物b依次经洗涤、离心、真空干燥、焙烧，即得镍/氧化铈催化剂。
7、cn 113769751a公开了一种催化剂的制备方法及其应用，该催化剂的制备方法包括如下步骤：(1)称取六水硝酸铈固体粉末，溶解在水中进行超声，制得溶液a；称取氢氧化钠固体粉末，溶解在水中进行超声，制得溶液b，将溶液b逐滴滴入溶液a中，并在恒温状态下搅拌反应，直至产生乳白色沉淀，再进行水热合成法得到氧化铈；(2)将步骤(1)得到的氧化铈离心、洗涤、干燥、研磨与煅烧制得氧化铈粉末；(3)将步骤(2)制得的氧化铈粉体浸渍于镍盐溶液中，然后将浸渍处理后的产物，经过干燥、研磨与煅烧制备得到本专利技术催化剂。其制备方法简单易行，制备得到的催化剂可有效的应用于甲烷干重整光热催化。
8、基于以上研究，上述制备的催化剂的稳定性活性有限，且制备流程复杂，需要提供一种催化剂的制备方法，所述制备方法流程简单，能够得到稳定性和活性均较高的催化剂。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种催化剂及其制备方法与应用，所述制备方法通过一锅法合成了多层的非贵金属/稀土氧化物催化剂如ni/ceo2催化剂，操作简单，成本低，能够工业化，且得到的催化剂稳定性和活性均较高，具备较好的干重整反应催化性能，同时对生焦有较好的抑制作用。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
4、(1)将非贵金属前驱体、稀土前驱体、碳源、碱性物质以及溶剂进行混合，得到混合液；
5、(2)将步骤(1)所述混合液进行加热、固液分离、洗涤、干燥和焙烧后，得到所述催化剂。
6、本专利技术采用一锅法合成多层催化剂(如ni/ceo2)，不仅操作简单，成本低，且能够工业化生产，其中，本专利技术在一锅法制备时，还加入了碳源和碱性物质，其中，碳源会缩合和聚合形成碳微球，碳微球可在最后被煅烧，促进层状结构催化剂的形成；碱性物质在步骤(2)加热时分解产生oh-，一方面可以提供碱性环境，促进碳源生成碳微球，另一方面在碱性环境下，羧酸等碳微球的官能团可以被去质子化，基于静电引力吸附更多的稀土离子和非贵金属离子，此外碱性物质可以控制碳微球的成核和生长速度，经过最后的焙烧将碳微球结构破坏，形成非贵金属负载到稀土氧化物上的催化剂。
7、优选地，步骤(1)所述碳源的添加量为非贵金属前驱体和稀土前驱体总质量的2-14倍，例如可以是2倍、4倍、6倍、8倍、10倍、12倍或14倍，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
8、本专利技术所述碳源的加入量会影响非贵金属颗粒的负载，随着碳源添加量增加，催化剂更加疏松，比表面积越大。
9、优选地，步骤(1)所述碳源包括葡萄糖。
10、本专利技术的碳源采用能够在水溶液中缩合和聚合形成碳微球的葡萄糖。
11、优选地，步骤(1)所述碱性物质的添加量为非贵金属前驱体和稀土前驱体总质量的0.5-5倍，例如可以是0.5倍、1倍、2倍、3倍、4倍或5倍，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
12、本专利技术碱性物质的添加量同样会影响催化剂的制备，若碱性物质的添加量过少，则吸附的稀土离子变少，容易形成多层空心结构，降低催化剂机械强度，同样的，若碱性物质的添加量过多，则催化剂则容易形成实心结构。
13、优选地，步骤(1)所述碱性物质包括含氮碱性物质。
14、本专利技术采用的碱性物质为含氮的碱性物质，能够避免其他元素的引入影响催化剂的性能。
15、优选地，所述含氮碱性物质包括碳酸铵、碳酸氢铵或尿素中的任意一种或两种以上的组合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述碳源的添加量为非贵金属前驱体和稀土前驱体总质量的2-14倍；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述碱性物质的添加量为非贵金属前驱体和稀土前驱体总质量的0.5-5倍；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合包括先将非贵金属前驱体和稀土前驱体溶于溶剂中，再加入碳源和碱性物质继续搅拌；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述加热的温度为80-240℃，时间为2-36h；
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述焙烧在空气或氮气中进行；
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述焙烧后还依次进行了还原和氧化步骤；
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
9.一种催化剂，其特征
10.一种如权利要求9所述催化剂的应用，其特征在于，所述应用包括用于甲烷干重整反应。
...【技术特征摘要】
1.一种催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述碳源的添加量为非贵金属前驱体和稀土前驱体总质量的2-14倍；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述碱性物质的添加量为非贵金属前驱体和稀土前驱体总质量的0.5-5倍；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合包括先将非贵金属前驱体和稀土前驱体溶于溶剂中，再加入碳源和碱性物质继续搅拌；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴冲冲，李永恒，杨国明，苏梦军，张斯然，辛靖，李洪宝，张丹丹，米晓彤，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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