CN113522295B - 一种镍基催化剂、制备方法及其应用 - Google Patents

一种镍基催化剂、制备方法及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113522295B
CN113522295B CN202110955213.XA CN202110955213A CN113522295B CN 113522295 B CN113522295 B CN 113522295B CN 202110955213 A CN202110955213 A CN 202110955213A CN 113522295 B CN113522295 B CN 113522295B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nickel
halloysite
based catalyst
preparation
tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110955213.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN113522295A (zh
Inventor
辛忠
许博文
孟鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
East China University of Science and Technology
Original Assignee
East China University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by East China University of Science and Technology filed Critical East China University of Science and Technology
Priority to CN202110955213.XA priority Critical patent/CN113522295B/zh
Publication of CN113522295A publication Critical patent/CN113522295A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113522295B publication Critical patent/CN113522295B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74Iron group metals
    • B01J23/755Nickel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/61Surface area
    • B01J35/61310-100 m2/g
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/61Surface area
    • B01J35/615100-500 m2/g
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/63Pore volume
    • B01J35/633Pore volume less than 0.5 ml/g
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/63Pore volume
    • B01J35/638Pore volume more than 1.0 ml/g
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/64Pore diameter
    • B01J35/6472-50 nm
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/02Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
    • C07C1/04Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • C07C1/0425Catalysts; their physical properties
    • C07C1/043Catalysts; their physical properties characterised by the composition
    • C07C1/0435Catalysts; their physical properties characterised by the composition containing a metal of group 8 or a compound thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/08Production of synthetic natural gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2523/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
    • C07C2523/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of the iron group metals or copper
    • C07C2523/74Iron group metals
    • C07C2523/755Nickel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种镍基催化剂、制备方法及其应用,涉及煤炭加工利用和煤转化技术领域,以改性埃洛石为载体,以金属Ni为活性组分的新型合成气制甲烷的镍基催化剂,所述镍基催化剂具有优异的催化活性和良好的稳定性,在350℃,常压,空速15000mL·g‑1·h‑1下反应,一氧化碳转化率可达100%,甲烷收率可达97.02%,催化剂在100h稳定性测试内不失活,具有潜在的应用前景。

Description

一种镍基催化剂、制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及煤炭加工利用和煤转化技术领域,特别是涉及一种镍基催化剂、制备方法及其应用。
背景技术
相比其他化石能源来说,天然气具有高效优质、热值高而且清洁安全等优点。近年来,天然气消耗量逐年增加,而产量与消耗量之间存在差距。发展煤制天然气符合能源消费结构的优化与转型的要求,一方面可以实现煤炭的清洁利用,缓解煤炭直接燃烧带来的环境污染问题;另一方面可以解决天然气的短缺问题。
煤制天然气主要包含两个步骤:煤制合成气的煤气化和合成气制甲烷的甲烷化。目前,工业上最广泛应用的合成气甲烷化催化剂是Ni/γ-Al2O3催化剂。然而这种催化剂载体热量传递困难,在高温下容易发生积碳和烧结,导致催化剂活性降低。最近的研究表明,以人工合成的介孔分子筛(如MCM-41、SBA-15、SBA-16等)为载体制备的镍基催化剂相比于工业催化剂具有更大的比表面积、大小规则且均一的孔道、良好的热稳定性,因此具有很好的甲烷化活性,存在替代工业用甲烷化催化剂的潜力。但由于分子筛规模化制备条件要求高,使得分子筛基催化剂制备成本大幅上升。而天然矿物埃洛石不仅具有与常见的分子筛SBA-15相似的孔道结构,而且广泛存在,产量丰富。目前埃洛石已经广泛应用于氢键流体的输运,燃料气体的吸附储存,生物大分子或药物的载体。但是天然埃洛石存在比表面积小,存在催化副反应的杂质等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种活性佳、稳定性好的合成气制甲烷化反应镍基催化剂、制备方法及其应用。该方法对天然埃洛石进行了改性,增加埃洛石的比表面积和孔容,使活性组分分散度增加,并以埃洛石为载体采取浸渍法制备了合成气甲烷化镍基催化剂。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
本发明提供一种镍基催化剂,以天然纳米材料埃洛石为载体,以金属Ni为活性组分;其中,以100重量份的催化剂为基准,以金属元素计,镍的含量为5~30重量份,余量为埃洛石。
进一步地,所述镍基催化剂的比表面积为30~161m2/g,优选为70~161m2/g,孔径为5~20nm,优选为15~20nm,孔体积为0.2~0.6cm3/g,优选为0.3~0.5cm3/g。所述活性组分Ni以NiO、Ni2O3的形式存在。
进一步地,所述载体埃洛石为管状埃洛石或片状埃洛石,比表面积为30~500m2/g,优选为100~300m2/g,管状埃洛石管长100~1500nm,优选为100~900nm,管外径30~100nm,优选为50~80nm,管内径10~30nm,优选为10~20nm,片状埃洛石长100~500nm,优选200~400nm,宽100~500nm,优选200~400nm,厚度5~10nm,优选6~8nm。本发明所用埃洛石是天然矿物,由于不同产地间的埃洛石结构不尽相同,同产地每一根埃洛石间的结构也不尽相同,本发明限定埃洛石的长宽等,是为了避免太长的埃洛石管可能会造成气体不易于管内的活性金属充分接触,太短不易负载上去,内径太小金属不易进入,内径太大金属容易出来,所以限定了优选范围。
本发明所述的镍基催化剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)埃洛石改性处理:称取埃洛石,加入反应液改性,改性过程不停搅拌,反应完成后,用去离子水离心洗涤直至溶液pH为中性,将改性埃洛石干燥,研磨成粉末;
(2)镍基催化剂制备:将镍盐溶于溶剂中配成镍盐溶液,然后加入干燥的改性埃洛石,采用浸渍法将改性埃洛石浸渍到镍盐溶液中,搅拌后静置、真空干燥、焙烧、磨碎、筛分,得到所述镍基催化剂。
进一步地,步骤(1)所述反应液为酸液,酸液为盐酸、硫酸、硝酸、甲酸、醋酸、磷酸或植酸中的一种或多种,浓度为0.1~12mol/L,优选为5~12mol/L;埃洛石与反应液质量比为(0.01~0.1):1,优选为(0.04~0.06):1。
进一步地,步骤(1)反应温度为25~90℃,优选为70~85℃,反应时间为3~12h,优选为6~8h,干燥温度为50~90℃,干燥时间为6~24h,优选为8~12h。
进一步地,步骤(2)所述浸渍法为等体积浸渍法或过量浸渍法,镍盐为氯化镍、硫酸镍、醋酸镍、草酸镍或硝酸镍中的一种或多种,所述溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、乙酸、乙酸乙酯、氯仿或丙酮中的一种或多种,温度为室温,时间为2~12h,优选为4~8h。
进一步地,步骤(2)所述的真空干燥温度为50~80℃,优选为60~70℃,干燥时间为4~24h优选为8~12h。
进一步地,步骤(2)所述焙烧升温速率为1~5℃/min,焙烧温度为400~600℃,优选为500~550℃,焙烧时间为2~12h,优选为3~6h,焙烧氛围为空气。所述筛分是通过100目的分样筛筛分。
本发明还提供所述的镍基催化剂在合成气制甲烷中的应用。
以所述镍基催化剂合成气制甲烷的条件如下:合成气体积空速为3000~90000mL·g-1·h-1,压力为常压至3.0MPa,温度为200~550℃,合成气中H2/CO比值为2~4。
在本发明中,先对埃洛石进行酸改性处理,酸改性处理不仅可以与埃洛石中一些金属氧化物(Fe2O3等)反应,除去杂质,还可以与埃洛石骨架上的羟基铝反应,使层状结构的部分晶格断裂,形成孔道,可有效改善孔结构,增大比表面积,提高吸附性能。并且,这些酸可以与埃洛石表面的基团反应,再与金属离子配位,起到螯合剂的作用,有利于活性组分在载体表面的分散,提高催化性能。
本发明公开了以下技术效果:
(1)本发明以天然的埃洛石纳米管为载体,天然的埃洛石价格便宜,产量丰富,性质稳定,并具有天然的介孔结构,是理想的催化剂载体。
(2)处理过程简单,仅仅加入反应液就能将埃洛石比表面积扩大2~3倍。本发明所制备的埃洛石载体性能优异,应用广泛。可用作合成气甲烷化反应的载体,制备的镍基催化剂活性优良,在350~450℃,转化率可达100%,收率可达97.02%,寿命良好,反应100h不失活。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例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仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1所用埃洛石的XRD图。
图2为本发明催化剂载体埃洛石纳米管刻蚀改性的示意图。
图3为本发明实施例1~4制备的催化剂的TEM图;
图4为本发明比较例1、2制备的催化剂的TEM图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式,该详细说明不应认为是对本发明的限制,而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式,并非用于限制本发明。另外,对于本发明中的数值范围,应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明,否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料,但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入,用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时,以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下,可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化,这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等,均为开放性的用语,即意指包含但不限于。
本发明“室温”是指15~30℃,优选20~25℃。
本发明“常压”是指0.1MPa。
若无特别指出,浸渍溶剂一般采用去离子水。
本发明催化剂载体埃洛石纳米管刻蚀改性的示意图见图2。
实施例1
5g的管状埃洛石被溶解于100mL配制好的5mol/L盐酸中,在70℃下水浴加热处理6h,此过程不停搅拌,管状埃洛石的比表面积为188m2/g,管外径30nm,管内径20nm,本实施例所用埃洛石的XRD图见图1。反应完成后,用去离子水离心洗涤直至溶液pH呈中性。将处理后的埃洛石在80℃下干燥12h,研磨成粉末,作为载体备用。
称取1.1g六水合硝酸镍溶于2.406mL去离子水中,配制成硝酸镍的水溶液。然后称取2g上述载体,在常温下采用等体积浸渍法将埃洛石浸渍于硝酸镍的水溶液中。搅拌后室温静置6h,烘箱中70℃干燥12h。将所得固体产物在马弗炉中焙烧,焙烧氛围为空气,焙烧的温度为550℃,升温速率为1℃/min,焙烧时间为5h,研钵磨碎后,用100目分样筛筛分,得到镍负载量为10wt%的镍基催化剂,测得其比表面积为161m2/g,孔体积为0.412cm3/g,孔径为21.48nm。
实施例2
称取1.1g六水合硝酸镍溶于2.116mL去离子水中,配制成硝酸镍的水溶液,然后称取2g管状埃洛石,管状埃洛石的比表面积为63m2/g,管外径30nm,管内径17nm,在常温下采用等体积浸渍法将埃洛石浸渍于硝酸镍的水溶液中。搅拌后室温静置6h,烘箱中70℃干燥12h。将所得固体产物在马弗炉中焙烧,焙烧的温度为550℃,升温速率为1℃/min,焙烧时间为5h,研钵磨碎后,用100目分样筛筛分,得到镍负载量为10wt%的镍基催化剂,测得其比表面积为50m2/g,孔体积为0.171cm3/g,孔径为18.35nm。
实施例3
5g的片状埃洛石被溶解于100mL配制好的5mol/L盐酸中在70℃下水浴加热反应6h,片状埃洛石的比表面积为80m2/g,长500nm,宽300nm,厚9nm。反应完成后,用去离子水离心洗涤直至溶液呈中性。将处理后的埃洛石在80℃下干燥12h,研磨成粉末,作为载体备用。
称取1.1g六水合硝酸镍溶于2.036mL去离子水中,配制成硝酸镍的水溶液。然后称取2g上述载体,在常温下采用等体积浸渍法将埃洛石浸渍于硝酸镍的水溶液中。搅拌后室温静置6h,烘箱中70℃干燥12h。将所得固体产物在马弗炉中焙烧,焙烧的温度为550℃,升温速率为1℃/min,焙烧时间为5h,研钵磨碎后,用100目分样筛筛分,得到镍负载量为10wt%的镍基催化剂,测得其比表面积为70m2/g,孔体积为0.192cm3/g,孔径为8.85nm。
实施例4
称取1.1g六水合硝酸镍溶于1.816mL去离子水中,配制成硝酸镍的水溶液。然后称取2g片状埃洛石,片状埃洛石的比表面积为60m2/g,长500nm,宽300nm,厚10nm,在常温下采用等体积浸渍法将埃洛石浸渍于硝酸镍的水溶液中。搅拌后室温静置6h,烘箱中70℃干燥12h。将所得固体产物在马弗炉中焙烧,焙烧的温度为550℃,升温速率为1℃/min,焙烧时间为5h,研钵磨碎后,用100目分样筛筛分,得到镍负载量为10wt%的镍基催化剂,测得其比表面积为45m2/g,孔体积为0.151cm3/g,孔径为9.32nm。
实施例5
除以2mol/L硫酸代替5mol/L盐酸外,用与实施例1相同的方法得到镍负载量为10wt%的镍基催化剂,测得其比表面积为148m2/g,孔体积为0.365cm3/g,孔径为20.05nm。
实施例6
除用六水合氯化镍代替六水合硝酸镍外,用与实施例1相同的方法得到镍负载量为10wt%的镍基催化剂,测得其比表面积为145m2/g,孔体积为0.355cm3/g,孔径为19.83nm。
实施例7
除用甲醇代替水作为溶剂外,用与实施例1相同的方法得到镍负载量为10wt%的镍基催化剂,测得其比表面积为157m2/g,孔体积为0.361cm3/g,孔径为18.95nm。
实施例8
除用乙醇代替水作为溶剂外,用与实施例1相同的方法得到镍负载量为10wt%的镍基催化剂,测得其比表面积为153m2/g,孔体积为0.358cm3/g,孔径为18.73nm。
实施例9
除煅烧温度由550℃变为400℃外,用与实施例1相同的方法得到镍负载量为10wt%的镍基催化剂,测得其比表面积为150m2/g,孔体积为0.383cm3/g,孔径为20.54nm。
实施例10
除煅烧时间由5h变为2h外,用与实施例1相同的方法得到镍负载量为10wt%的镍基催化剂,测得其比表面积为153m2/g,孔体积为0.393cm3/g,孔径为20.70nm。
比较例1
称取1.1g六水合硝酸镍溶于2.714mL去离子水中,配制成硝酸镍的水溶液。然后称取2g SBA-15,在常温下采用等体积浸渍法将埃洛石浸渍于硝酸镍的水溶液中。搅拌后室温静置6h,烘箱中70℃干燥12h。将所得固体产物在马弗炉中焙烧,焙烧的温度为550℃,研钵磨碎后,用100目分样筛筛分,得到镍负载量为10wt%的镍基催化剂,测得其比表面积为476m2/g,孔体积为0.901cm3/g,孔径为5.10nm。
比较例2
称取1.1g六水合硝酸镍溶于5.270mL去离子水中,配制成硝酸镍的水溶液。然后称取2g MCM-41,在常温下采用等体积浸渍法将埃洛石浸渍于硝酸镍的水溶液中,调节pH=9。搅拌后室温静置6h,烘箱中70℃干燥12h。将所得固体产物在马弗炉中焙烧,焙烧的温度为550℃,研钵磨碎后,用100目分样筛筛分,得到镍负载量为10wt%的镍基催化剂,测得其比表面积为903m2/g,孔体积为0.832cm3/g,孔径为2.70nm。
实施例1~4制备的催化剂的TEM图见图3,由图3可知酸处理后活性组分Ni的粒径明显小于酸处理前,比较例1、2制备的催化剂的TEM图见图4,由图4可知以其他介孔分子筛为载体制备的甲烷化催化剂活性组分Ni的粒径大于以埃洛石为载体制备的甲烷化催化剂。
下面说明上述镍基催化剂在合成气制甲烷反应中的应用。
将实施例1~10和比较例1、2制得的镍基催化剂装填在固定床反应器中,反应前先用N2吹扫空气,再在温度为500℃的条件下,通入纯H2还原催化剂2小时。然后用还原后得到的催化剂对原料气的甲烷化反应进行催化。原料气的组成和催化反应条件如下:
原料气组成:CO:20%,H2:60%,N2:20%;
催化剂装填量:0.4g;
反应温度:250~550℃;
反应压力:0.1MPa;
反应空速:15000mL·g-1·h-1
本发明的镍基催化剂适用的原料气的组成和催化反应条件还可以为:催化剂装填量0.1~2g,合成气体积空速为3000~90000mL·g-1·h-1,压力为常压至3.0Mpa,温度为200~550℃,合成气中H2/CO比值为2~4。
按照如下方法在350℃下测定并计算CO转化率、CH4选择性和收率,结果列于表1:
CO转化率:XCO=(1-产物中含有的CO量/原料气中含有的CO量)×100%;
CH4选择性:SCH4=(转化成CH4的CO量/CO转化的量)×100%;
CH4收率:YCH4=CO转化率×CH4选择性×100%。
表1
Figure BDA0003220232890000111
Figure BDA0003220232890000121
虽然实施例1~10的比表面积和孔体积不如比较例1~2,但是其CO转化率、甲烷选择性以及甲烷收率均高于比较例1~2,原因可能是甲烷化催化剂活性降低的主要原因是在高温下活性组分烧结,导致活性金属表面积减小,使催化剂活性降低。在比较例中载体分子筛的孔道较小,活性组分Ni无法进入,孔道仅仅可以提高传热效率,而实施例中载体埃洛石的孔道较大,活性金属Ni可以进入,故对Ni的尺寸有调控作用,同时经过酸处理后的埃洛石的表面产生了很多凹槽状结构(见图2),这些结构对活性金属Ni具有限域作用,使制备出的活性组分Ni的粒径更小,且在催化反应的过程中相邻的活性组分Ni不易接触产生烧结。
本发明以化学性质稳定、热传导性能好、比表面积大的改性埃洛石为载体,制备的镍基催化剂具有催化活性高、甲烷选择性好、热稳定性好等优点。该镍基催化剂在最优条件下可以达到CO转化率100%,甲烷选择性97.02%,甲烷收率97.02%,在350℃下,经过100h反应后CO转化率100%,甲烷选择性96.68%,甲烷收率96.68%。催化剂寿命良好,极具工业化前景。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种镍基催化剂在合成气制甲烷中的应用,其特征在于,以埃洛石为载体,以金属Ni为活性组分;其中,以100重量份的催化剂为基准,以金属元素计,镍的含量为5~30重量份,余量为埃洛石;
所述埃洛石为管状埃洛石或片状埃洛石,管状埃洛石管长100~1500nm,管外径30~100nm,管内径10~30nm,片状埃洛石长100~500nm,宽100~500nm,厚度5~10nm,比表面积为30~500m2/g;
所述的镍基催化剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)埃洛石改性处理:称取埃洛石,加入反应液改性,反应完成后,用去离子水离心洗涤直至溶液pH为中性,将改性埃洛石干燥,研磨成粉末;
(2)镍基催化剂制备:将镍盐溶于溶剂中配成镍盐溶液,然后加入干燥的改性埃洛石,采用浸渍法将改性埃洛石浸渍到镍盐溶液中,搅拌后静置、真空干燥、焙烧、磨碎、筛分,得到所述镍基催化剂;
所述的镍基催化剂的制备方法,步骤(1)所述的反应液为酸液,浓度为0.1~12mol/L;
所述的镍基催化剂的制备方法,步骤(1)所述的反应温度为25~90℃,反应时间为3~12h,干燥温度为50~90℃,干燥时间为6~24h;
所述的镍基催化剂的制备方法,步骤(2)所述的浸渍法为等体积浸渍法或过量浸渍法;镍盐为氯化镍、硫酸镍、醋酸镍、草酸镍或硝酸镍中的一种或多种;所述溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、乙酸、乙酸乙酯、氯仿或丙酮中的一种或多种;
所述的镍基催化剂的制备方法,步骤(2)所述的真空干燥温度为50~80℃,干燥时间为4~24h;
所述的镍基催化剂的制备方法,步骤(2)所述的焙烧升温速率为1~5℃/min,焙烧温度为400~600℃,焙烧时间为2~12h。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述镍基催化剂的比表面积为30~161m2/g,孔径为5~20nm,孔体积为0.2~0.6cm3/g。
CN202110955213.XA 2021-08-19 2021-08-19 一种镍基催化剂、制备方法及其应用 Active CN113522295B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110955213.XA CN113522295B (zh) 2021-08-19 2021-08-19 一种镍基催化剂、制备方法及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110955213.XA CN113522295B (zh) 2021-08-19 2021-08-19 一种镍基催化剂、制备方法及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113522295A CN113522295A (zh) 2021-10-22
CN113522295B true CN113522295B (zh) 2022-06-24

Family

ID=78091790

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110955213.XA Active CN113522295B (zh) 2021-08-19 2021-08-19 一种镍基催化剂、制备方法及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113522295B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4595667A (en) * 1984-04-27 1986-06-17 Nippon Oil Co., Ltd. Catalyst for the hydrotreating of heavy hydrocarbon oils
CN101745398A (zh) * 2008-12-10 2010-06-23 中国石油化工股份有限公司 非晶态合金及其制备、催化剂以及合成气转化的方法
CN102319567A (zh) * 2011-08-01 2012-01-18 中南民族大学 一种埃洛石负载钴基催化剂的制备方法和应用
FR2991597A1 (fr) * 2012-06-11 2013-12-13 Univ Paris Curie Procede de preparation d'un catalyseur au nickel supporte, utilisation de ce catalyseur pour la production d'hydrogene.
CN107199047A (zh) * 2016-03-17 2017-09-26 华东理工大学 一种分散于sba-15孔道内的镍基甲烷化催化剂及其制备和应用
CN110227469A (zh) * 2019-06-25 2019-09-13 河南能源化工集团研究总院有限公司 一种顺酐加氢制备丁二酸酐的催化剂及其制备方法
CN111607283A (zh) * 2020-06-05 2020-09-01 华东理工大学 改性埃洛石、基于改性埃洛石的复合涂层及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7125821B2 (en) * 2003-09-05 2006-10-24 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Low metal content catalyst compositions and processes for making and using same
CN105879899B (zh) * 2016-04-27 2018-06-19 武汉凯迪工程技术研究总院有限公司 核壳结构多级孔道式钴基费托合成催化剂及其制备方法
CN108355662B (zh) * 2018-01-17 2019-11-19 上海大学 镍负载埃洛石基甲烷干重整催化剂的制备方法
CN110339857A (zh) * 2018-04-03 2019-10-18 华东理工大学 一种热稳定性极高的镍基催化剂及其制备方法和应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4595667A (en) * 1984-04-27 1986-06-17 Nippon Oil Co., Ltd. Catalyst for the hydrotreating of heavy hydrocarbon oils
CN101745398A (zh) * 2008-12-10 2010-06-23 中国石油化工股份有限公司 非晶态合金及其制备、催化剂以及合成气转化的方法
CN102319567A (zh) * 2011-08-01 2012-01-18 中南民族大学 一种埃洛石负载钴基催化剂的制备方法和应用
FR2991597A1 (fr) * 2012-06-11 2013-12-13 Univ Paris Curie Procede de preparation d'un catalyseur au nickel supporte, utilisation de ce catalyseur pour la production d'hydrogene.
CN107199047A (zh) * 2016-03-17 2017-09-26 华东理工大学 一种分散于sba-15孔道内的镍基甲烷化催化剂及其制备和应用
CN110227469A (zh) * 2019-06-25 2019-09-13 河南能源化工集团研究总院有限公司 一种顺酐加氢制备丁二酸酐的催化剂及其制备方法
CN111607283A (zh) * 2020-06-05 2020-09-01 华东理工大学 改性埃洛石、基于改性埃洛石的复合涂层及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Preparation of Ni, CoO-supported halloysite nanotube catalyst and its application in the hydrogenation of furfural to furfuryl alcohol";Zhu, ZL et al.,;《APPLIED CLAY SCIENCE》;20200717;第196卷;第2页左栏第3-5段,第4页左栏第2段 *
"基于MCM-41的镍基甲烷化催化剂活性与稳定性";张加赢等;《化工学报》;20140131;第65卷(第1期);第160页摘要,第161页左栏第1段 *
Zhu, ZL et al.,."Preparation of Ni, CoO-supported halloysite nanotube catalyst and its application in the hydrogenation of furfural to furfuryl alcohol".《APPLIED CLAY SCIENCE》.2020,第196卷第1-7页. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113522295A (zh) 2021-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111617771B (zh) 复合金属材料催化剂的制备方法及在制备5-hmf应用
CN107199047B (zh) 一种分散于sba-15孔道内的镍基甲烷化催化剂及其制备和应用
CN107362804B (zh) 花状Co3O4-CeO2复合氧化物催化剂的制备方法
CN107519911B (zh) 一种利用有机小分子添加剂制备镍基催化剂及其在甲烷化反应中的应用
CN103785470B (zh) 一种用于合成丙烯酸的催化剂的制备方法
CN107597119B (zh) 抗积碳型钴基低温甲烷二氧化碳重整催化剂及其制备方法
CN113813964B (zh) 一种甲烷干重整制备合成气用单原子催化剂及其制备方法和应用
CN112808273B (zh) MgFe水滑石基催化剂及其在悬浮床加氢脱氧生产生物柴油中的应用
CN114272950A (zh) 一种ch4、co2重整制备合成气催化剂及其制备方法与应用
WO2021042874A1 (zh) 一种二氧化碳甲烷化镍基催化剂及其制备方法和应用
CN113000059A (zh) 一种用于甲烷二氧化碳干重整的镍基催化剂及其制备方法和应用
CN111495388A (zh) 一种co气相偶联亚硝酸乙酯合成草酸二乙酯催化剂及其制备方法
CN114653372A (zh) 一种高分散镍基催化剂的制备方法及其催化高温水煤气变换反应的应用
CN110893346A (zh) 一种双金属低温甲烷化催化剂及其制备方法与应用
CN113522295B (zh) 一种镍基催化剂、制备方法及其应用
CN109847753B (zh) 一种多孔Co@C纳米材料及其制备方法和应用
CN116618055A (zh) 一种碳修饰镍基催化剂及在木质素衍生物催化氢化方面的应用
CN111229302A (zh) 一种钴基催化剂及其用途
CN114534732B (zh) 一种丙烷蒸汽重整制备氢气的催化剂的合成方法
CN111974441B (zh) 一种三维立体多孔结构镍改性hy分子筛氧载体及其制备与应用
CN111841524B (zh) 一种制备介孔ZnO-ZrO2固溶体催化剂的方法及其应用
CN114042465A (zh) 一种用于voc处理装置的催化氧化催化剂及其制备方法
JP7084378B2 (ja) 三酸化硫黄の転化方法及び水素生成方法
CN107224980B (zh) 无需还原活化的二氧化碳甲烷化催化剂的制备方法
CN112387276A (zh) 一种用于氨合成的负载型钌团簇催化剂及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant