CN113663714B - 氮化铝基催化剂及其制备方法和用途 - Google Patents
氮化铝基催化剂及其制备方法和用途 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113663714B CN113663714B CN202111112797.0A CN202111112797A CN113663714B CN 113663714 B CN113663714 B CN 113663714B CN 202111112797 A CN202111112797 A CN 202111112797A CN 113663714 B CN113663714 B CN 113663714B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum nitride
- based catalyst
- precursor
- metal salt
- roasting
- 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
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 70
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 title claims abstract description 61
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 20
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- KDRIEERWEFJUSB-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide;methane Chemical compound C.O=C=O KDRIEERWEFJUSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 9
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 2
- VYRZVNZTWPARPF-UHFFFAOYSA-M N.[Cl-].[Rh+3] Chemical compound N.[Cl-].[Rh+3] VYRZVNZTWPARPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N acetic acid;nickel Chemical compound [Ni].CC(O)=O.CC(O)=O MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 229940011182 cobalt acetate Drugs 0.000 claims description 2
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QAHREYKOYSIQPH-UHFFFAOYSA-L cobalt(II) acetate Chemical compound [Co+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O QAHREYKOYSIQPH-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N iron(2+);dinitrate Chemical compound [Fe+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 229940078494 nickel acetate Drugs 0.000 claims description 2
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CQLFBEKRDQMJLZ-UHFFFAOYSA-M silver acetate Chemical compound [Ag+].CC([O-])=O CQLFBEKRDQMJLZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229940071536 silver acetate Drugs 0.000 claims description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims 1
- 229910002094 inorganic tetrachloropalladate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 238000001354 calcination Methods 0.000 abstract description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 5
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 4
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 4
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- AOPCKOPZYFFEDA-UHFFFAOYSA-N nickel(2+);dinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O AOPCKOPZYFFEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 description 2
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- QGUAJWGNOXCYJF-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O QGUAJWGNOXCYJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- KGYLMXMMQNTWEM-UHFFFAOYSA-J tetrachloropalladium Chemical compound Cl[Pd](Cl)(Cl)Cl KGYLMXMMQNTWEM-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/396—Distribution of the active metal ingredient
- B01J35/398—Egg yolk like
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
- C01B3/40—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts characterised by the catalyst
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1041—Composition of the catalyst
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1041—Composition of the catalyst
- C01B2203/1082—Composition of support materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明提供氮化铝基催化剂及其制备方法和用途,所述种氮化铝基催化剂的制备方法包括如下步骤:1)将氮化铝粉末在惰性气体或氮气下煅烧得到氮化铝载体;2)提供活性金属盐的溶液,将所述金属盐的溶液与步骤1)所述的氮化铝载体接触得前驱体A;3)将所述的前驱体A在惰性气体或氮气下焙烧;4)将所述焙烧后的产物在水热条件下制得前驱体B;5)将所述的前驱体B还原,即氮化铝基催化剂。本申请中所述氮化铝基催化剂具有反应活性高,活性金属不容易烧结和积碳的优点,非常适合作为甲烷‑二氧化碳重整反应中的催化剂使用。
Description
技术领域
本发明涉及催化剂制备领域,特别是涉及一种氮化铝基催化剂及其制备方法和用途。
背景技术
CO2和CH4干重整过程所需的相对较高的反应温度和高压条件有利于CH4的深度裂解(碳物种形成),而不利于CO2的活化,通过减小Ni颗粒尺寸抑制碳物种的形成或生长是更为必要和合适的策略。但是,在干重整过程的高温反应条件下,较小的金属纳米粒子极容易发生迁移团聚以及奥斯瓦尔德熟化而加剧催化剂的积碳。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种氮化铝基催化剂及其制备方法和用途,其具有核壳机构,解决传统负载型氧化物催化剂活性金属烧结和积碳问题,以及核壳结构氮化铝基催化剂活性位点被壳层覆盖而导致活性较低的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明是通过以下技术方案获得的。
本发明首先提供上述所述的氮化铝基催化剂的制备方法,包括如下步骤:
1)将氮化铝粉末在惰性气体或氮气下煅烧得到氮化铝载体;
2)提供活性金属盐的溶液,将所述金属盐的溶液与所述的氮化铝载体接触得前驱体A;
3)将所述的前驱体A在惰性气体或氮气下焙烧;
4)将所述焙烧后的产物在水热条件下制得前驱体B;
5)将所述的前驱体B还原,即氮化铝基催化剂。
在本发明的一些实施方式中,所述步骤1)中煅烧的温度为1000~1250℃,煅烧的时间为1~3h。优选地,煅烧的温度为1000~1250℃。
在本发明的一些实施方式中,所述氧化铝与活性金属盐的质量比为1:(1~1.5)。
在本发明的一些实施方式中,所述步骤2)采用的是等体积浸渍法。即氮化铝载体的孔体积与金属盐溶液体积相同。
在本发明的一些实施方式中,所述步骤2)中,活性金属盐的溶液中,活性金属盐与水的质量体积比为10~15g/100mL。
在本发明的一些实施方式中,所述步骤2)中活性金属盐选自硝酸镍、醋酸镍、硝酸钴、醋酸钴、硝酸铁、氯铂酸、氯铑酸铵、四氯钯酸铵、醋酸银和氯金酸中的一种或多种的组合。
在本发明的一些实施方式中,所述步骤3)中,焙烧的温度为600~800℃,焙烧的时间为1~3h。
在本发明的一些实施方式中,所述步骤4)中,水热条件的温度为35~200℃,压力为0~3MPa,反应时间为0.2~10h。优选地,水热温度为40~200℃。优选地,水热压力为0.2~2MPa。优选地,水热反应时间为0.3~2h。
在本发明的一些实施方式中,所述步骤5)中,所述还原的反应温度为400~850℃,反应时间为1~5h。优选地,反应时间为2~4h。
在本发明的一些实施方式中,还原采用氢气还原。
在本发明的一些实施方式中,所述氮化铝粉末的平均粒径为350~450nm。
本发明另一方面还提供了一种如上述制备方法获得的氮化铝基催化剂。
本发明另一方面提供上述所述的氮化铝基催化剂在甲烷-二氧化碳重整反应中的用途。
本发明另一方面提供一种甲烷-二氧化碳重整反应,包括将甲烷和二氧化碳在上述所述的氮化铝基催化剂的催化作用下进行反应。
优选地,反应温度为600-950℃,反应压力为0-10bar,反应时间100~300h。
本发明上述技术方案的有益效果为:
(1)本发明合成方法简单,无污染,可以大规模生产和使用。
(2)本发明采用具有高机械强度和高的导热性能的氮化铝陶瓷作为载体,制备高活性的负载型催化剂。
(3)通过新型水热辅助水解法自组装形成超薄的氧化铝薄膜,将表面的活性金属包覆得到核壳结构,实现活性金属的限域作用,并且该氧化铝薄膜可以被反应物分子穿过,而增加了活性金属的稳定性能、催化剂的抗积炭性以及高的反应活性。
附图说明
图1显示为本发明实施例2中的氮化铝基催化剂的透射电镜图像。
图2显示为本发明实施例2和实施例3中的氧化铝基催化剂的stem-mapping图。
图3显示为本发明实施例2中的氮化铝基催化剂反应前后Ni颗粒大小变化的粒径分布图,其中图3a为反应前,图3b为反应后。
图4显示为本发明实施例2中的氮化铝基催化剂的反应活性效果图。
图5显示为本发明实施例2中的氮化铝基催化剂的积碳量的曲线图。
图6显示为本发明实施例3中的氮化铝基催化剂的透射电镜图像。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
在进一步描述本发明具体实施方式之前,应理解,本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案;还应当理解,本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案,而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法,通常按照常规条件,或者按照各制造商所建议的条件。
当实施例给出数值范围时,应理解,除非本发明另有说明,每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义,本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外,根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载,还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
本发明实施例中所采用的氮化铝粉末的平均粒径为350nm~450nm。
实施例1
本实施例中氮化铝基催化剂制备方法如下:
1)称取10g氮化铝细粉,在氮气气氛下以速率为8℃/min升温至1100℃煅烧3h得到高温处理氮化铝载体;
2)再称取15g六水硝酸镍加水100mL配置金属盐溶液;然后采用等体积浸渍法,将金属盐溶液缓慢滴入到氮化铝载体中,充分搅拌,110℃干燥。
3)N2气氛下,以升温速度为5℃/min,升温至800℃恒温2h。
4)将制备的催化剂置于密闭的水热釜,并置于温度为40℃的烘箱中,压力0.2MPa,放置2小时后得到前躯体B。
5)再将前躯体B于800℃采用氢气还原2h后,得到所述氮化铝基催化剂。
测试上述催化剂的催化活性:
将100mg的催化剂放入固定床石英管反应器中进行催化剂性能测试,CH4和CO2进样量比为1:1(流量均为50mL/min),催化剂反应温度在800℃,常压下进行,反应100h后,CH4和CO2转化率分别保持在90%和92%,催化剂活性稳定,没有积碳形成,Ni颗粒长大程度较低。
实施例2
本实施例中氮化铝基催化剂制备方法如下:
1)称取10g氮化铝细粉,在氮气气氛下以速率为10℃/min升温至1050℃煅烧3h得到高温处理氮化铝载体;
2)再称取10g六水硝酸镍加水100mL配置金属盐溶液。然后采用等体积浸渍法,将金属盐溶液缓慢滴入到氮化铝载体中,充分搅拌,120℃干燥。
3)Ar气氛下,以升温速度为5℃/min,升温至800℃恒温2h。
4)将制备的催化剂置于密闭的水热釜,并置于温度为60℃的烘箱中,压力0.3MPa,放置1小时后得到前躯体B。
5)再将前躯体B于800℃还原2h后得到核壳结构的氮化铝基催化剂。由图1可以看出本实施例得到的催化剂的包覆情况。
图1显示为本实施例获得的氮化铝基催化剂的透射电镜图像。
图2中,a显示为实施例2获得的氮化铝基催化剂的STEM图,b显示为铝原子的mapping效果图,c显示为氧原子的mapping效果图,d显示为镍原子的mapping效果图,e显示为复合后的mapping效果图。
测试上述催化剂的催化活性:将100mg的催化剂放入固定床石英管反应器中进行催化剂性能测试,CH4和CO2进样量比为1:1(流量均为50mL/min),催化剂反应温度在900℃,反应压力在2bar下进行,100h的反应后,从图3可以看出,CH4和CO2转化率分别保持在89%和90%,催化剂活性稳定,从图5可以看出,随着温度的升高质量没有发生变化,即没有质量损失,说明本实施例的催化剂没有积碳形成,否侧随着温度升高质量会降低。图4中横坐标是温度,纵坐标为质量变化。从图3可以看出,Ni颗粒长大程度较低。
实施例3
本实施例中氮化铝基催化剂制备方法如下:
1)称取10g氮化铝细粉,在氮气气氛下以速率为10℃/min升温至1150℃煅烧3h得到高温处理氮化铝载体;
2)再称取10g六水硝酸镍加水100mL配置金属盐溶液。然后采用等体积浸渍法,将金属盐溶液缓慢滴入到氮化铝载体中,充分搅拌,120℃干燥。
3)He气氛下,以升温速度为5℃/min,升温至800℃恒温4h。
4)将制备的催化剂置于密闭的水热釜,并置于温度为80℃的烘箱中,压力0.4MPa,放置0.5小时后得到前躯体B。
5)再将前躯体B于800℃还原4h后,得到核壳结构的氮化铝基催化剂。
图6显示为本申请实施例3中获得的氮化铝基催化剂的透射电镜图。图2显示为本申请实施例3中获得的氮化铝基催化剂的Stem-mapping效果图,由图2中,f显示为实施例3获得的氮化铝基催化剂的STEM图,g显示为铝原子的mapping效果图,h显示为氧原子的mapping效果图,i显示为镍原子的mapping效果图,j显示为复合后的mapping效果图。
测试上述催化剂的催化活性:将100mg的催化剂放入固定床石英管反应器中进行催化剂性能测试,CH4和CO2进样量比为1:1(流量均为50mL/min),催化剂反应温度在700℃,反应压力在5bar下进行,反应100h的反应后,CH4和CO2转化率分别保持在50%和48%,催化剂活性稳定,没有积碳形成,Ni颗粒长大程度较低。
实施例4
本实施例中氮化铝基催化剂制备方法如下:
1)称取10g活性氮化铝细粉,在氮气气氛下以速率为10℃/min升温至1250℃煅烧4h得到高温处理氮化铝载体;
2)再称取10g六水硝酸钴加水100mL配置金属盐溶液;然后采用等体积浸渍法,将金属盐溶液缓慢滴入到氮化铝载体中,充分搅拌,120℃干燥。
3)N2气氛下,以升温速度为5℃/min,升温至800℃恒温4h。
4)将制备的催化剂置于密闭的水热釜,并置于温度为200℃的烘箱中,压力2.0MPa,放置20分钟后得到前躯体B。
5)再将前躯体B于800℃还原4h后,得到核壳结构的氮化铝基催化剂。
测试上述催化剂的催化活性:将100mg的催化剂放入固定床石英管反应器中进行催化剂性能测试,CH4和CO2进样量比为1:1(流量均为50mL/min),催化剂反应温度在800℃,反应压力在10bar下进行,反应100h的反应后,CH4和CO2转化率分别保持在64%和63%,催化剂活性稳定,没有积碳形成,Co颗粒长大程度较低。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种氮化铝基催化剂的制备方法,包括如下步骤:
1)将氮化铝粉末在惰性气体或氮气下焙烧得到氮化铝载体;
2)提供活性金属盐的溶液,将所述金属盐的溶液与所述的氮化铝载体接触得前驱体A;
3)将所述的前驱体A在惰性气体或氮气下焙烧;
4)将焙烧后的产物在水热条件下制得前驱体B;
5)将所述的前驱体B还原,即氮化铝基催化剂;
所述步骤1)中,焙烧的温度为1000~1250℃,焙烧的时间为1~3h;
所述步骤3)中焙烧的温度为600~800℃,焙烧的时间为1~3h;
所述步骤4)中,水热条件的温度为35~200℃,压力为0~3MPa,反应时间为0.2~10h。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中,活性金属盐的溶液中,活性金属盐与水的质量体积比为10~15g/100mL。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中,活性金属盐选自硝酸镍、醋酸镍、硝酸钴、醋酸钴、硝酸铁、氯铂酸、氯铑酸铵、四氯钯酸铵、醋酸银和氯金酸中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤5)中,所述还原的反应温度为400~850℃,反应时间为1~5h。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述氮化铝粉末的平均粒径为350nm~450nm。
6.一种根据权利要求1~5任一项所述的制备方法获得的氮化铝基催化剂。
7.一种如权利要求6所述的氮化铝基催化剂在甲烷-二氧化碳重整反应中的用途,其特征在于,将甲烷和二氧化碳在权利要求6所述的氮化铝基催化剂的催化作用下进行反应。
8.根据权利要求7所述的用途,其特征在于,反应温度为600-950℃,反应压力为0-10bar,反应时间100~300 h。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111112797.0A CN113663714B (zh) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | 氮化铝基催化剂及其制备方法和用途 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111112797.0A CN113663714B (zh) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | 氮化铝基催化剂及其制备方法和用途 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113663714A CN113663714A (zh) | 2021-11-19 |
CN113663714B true CN113663714B (zh) | 2023-08-22 |
Family
ID=78549917
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111112797.0A Active CN113663714B (zh) | 2021-09-23 | 2021-09-23 | 氮化铝基催化剂及其制备方法和用途 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113663714B (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016078261A1 (zh) * | 2014-11-20 | 2016-05-26 | 北京化工大学 | 一种负载型高分散镍基合金催化剂的制备方法及其催化应用 |
CN110194441A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-09-03 | 北京科技大学 | 空心球形氮化铝粉体材料及氮化铝多孔陶瓷的制备方法 |
CN110756214A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-02-07 | 中国科学院上海高等研究院 | 一种以纳米氢氧化铝为粘结剂的氮化铝基催化剂及其制备方法 |
CN110756213A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-02-07 | 中国科学院上海高等研究院 | 一种氮化铝基催化剂、制备方法及应用 |
-
2021
- 2021-09-23 CN CN202111112797.0A patent/CN113663714B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016078261A1 (zh) * | 2014-11-20 | 2016-05-26 | 北京化工大学 | 一种负载型高分散镍基合金催化剂的制备方法及其催化应用 |
CN110194441A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-09-03 | 北京科技大学 | 空心球形氮化铝粉体材料及氮化铝多孔陶瓷的制备方法 |
CN110756214A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-02-07 | 中国科学院上海高等研究院 | 一种以纳米氢氧化铝为粘结剂的氮化铝基催化剂及其制备方法 |
CN110756213A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-02-07 | 中国科学院上海高等研究院 | 一种氮化铝基催化剂、制备方法及应用 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
徐林炜 等.氮化铝粉末的水解行为研究.《应用科技》.2009,第36卷(第9期),第1-5页. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113663714A (zh) | 2021-11-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111111684B (zh) | 乙酸自热重整制氢用介孔氧化硅负载钨促进镍基催化剂 | |
CN113333016B (zh) | 一种纳米级kl分子筛负载金属催化剂、制备方法和应用 | |
CN112452328B (zh) | Ni@SiO2@Co-Al2O3多级核壳催化剂的制备方法 | |
CN116586093B (zh) | 核壳结构的zif-67@zif-8钴基催化剂的制备方法和应用 | |
CN111644197A (zh) | 低温甲烷转化制芳烃的催化体系、制备方法及应用 | |
CN114768859A (zh) | 适用于甲烷干重整的镍硅催化剂及其制备方法 | |
CN113457722B (zh) | 一种甲烷二氧化碳干重整催化剂及其制备方法和应用 | |
CN113663714B (zh) | 氮化铝基催化剂及其制备方法和用途 | |
CN111111676B (zh) | 一种包裹型镍基催化剂及其制备方法 | |
CN110756213B (zh) | 一种氮化铝基催化剂、制备方法及应用 | |
CN110732335A (zh) | 一种用于甲烷干气重整反应的过渡金属@BOx核-壳结构纳米催化剂及其制备方法 | |
CN117123218A (zh) | 一种高分散IrSn合金催化剂、制备方法及应用 | |
CN114100649B (zh) | 一种高导热Fe基催化剂及其制备方法和在费托合成反应中的应用 | |
CN116786126A (zh) | 一种应用到氨分解的镍硅催化剂及其制备方法 | |
CN114195097B (zh) | 一种重整制氢的方法、纳米氧化亚铜-氧化锌复合催化剂及其制备方法和循环再生方法 | |
CN114011412B (zh) | 一种氧化钴多孔纳米片及其制备方法与应用 | |
CN112604708B (zh) | 一种分子筛基单原子催化剂及其制备方法 | |
CN113426472B (zh) | 一种钴基催化剂、co2催化加氢制co的方法 | |
CN116060037A (zh) | 一种负载型NiPd/氧化铝催化剂及其制备方法和应用 | |
CN114471580B (zh) | 一种负载型镍镓催化剂的合成及其应用方法 | |
CN117399014B (zh) | 一种限域氨分解催化剂的制备方法和应用 | |
CN115920901B (zh) | 一种倒载型催化剂及其制备方法与应用 | |
CN117504945A (zh) | 一种复合金属催化剂的制备方法 | |
CN117380199A (zh) | 一种镍基催化剂在氨分解制氢反应中的应用 | |
CN117680131A (zh) | 用于乙酸自热重整制氢的钐锆缺陷萤石型镍基催化剂 |
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 | ||
TA01 | Transfer of patent application right | ||
TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20230331 Address after: No. 99, Pudong New Area Road, Shanghai, Shanghai Applicant after: SHANGHAI ADVANCED Research Institute CHINESE ACADEMY OF SCIENCES Applicant after: Jupeng Biotechnology Co.,Ltd. Address before: 201210 No. 99, Hai Ke Road, Pudong New Area, Pudong New Area, Shanghai. Applicant before: SHANGHAI ADVANCED Research Institute CHINESE ACADEMY OF SCIENCES Applicant before: Jupeng Biology (Hong Kong) Co.,Ltd. |
|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |