CN116078386A - 一种热催化co2还原的镍铁合金催化剂的制备与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热催化CO2还原的镍铁合金催化剂的制备与应用。所述制备方法包括：以可溶性镍盐、可溶性镁盐、可溶性铁盐为原料，通过成核晶化隔离法制备具有镍铁比例可调的NixMgFey‑LDHs前驱体,进一步经焙烧、还原得到氧化镁负载的镍铁合金催化剂。该催化剂具有Fe隔离Ni活性中心的结构，在应用于逆水汽变换反应中，具有良好的催化性和稳定性，并具有高产物选择性。
Description
技术领域
本发明涉及逆水汽变换反应用催化剂的技术领域，特别涉及逆水汽变换反应用镍铁合金催化剂的技术领域。
背景技术
CO2转化技术能将CO2气体转化为其它有价值的物质，其中应用前景最广的方法之一为逆水汽变换反应。逆水汽变换反应可将温室气体CO2转化成CO,其获得的合成气(CO和H2)是重要的化学原料，可通过费托合成、甲醇合成等现有成熟的工艺合成一系列平台化学品和燃料。
现有技术中逆水汽变换反应中CO2加氢制备CO主要采用贵金属催化剂，其活性高，但成本过高，难以广泛应用。相对于贵金属催化剂或其他加氢催化剂，镍基催化剂具有更低的成本，被认为是最有前景的加氢催化剂之一，但其对逆水汽变换反应的选择性很差,因此，调节镍催化剂的加氢性能和可控的产物选择性仍然是现有技术面临的一个重要挑战。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种新的二氧化碳热催化用镍铁合金催化剂及其制备与应用方法，所得镍铁合金催化剂具有高稳定性和活性及高产物选择性。
本发明的技术方案如下：
二氧化碳热催化用镍铁合金催化剂的制备方法，其包括：
获得含有可溶性镍盐、可溶性镁盐、可溶性铁盐和水的第一混合溶液；
获得含有氢氧化钠、碳酸钠和水的第二混合溶液；
将所述第一混合溶液与第二混合溶液进行成核混合，得到成核物；
将所述成核物在105～120℃下晶化12～24h，得到晶化物；
将所述晶化物在洗涤、干燥后进行研磨，得到催化剂前驱体；
将所述催化剂前驱体在450～550℃下焙烧，得到焙烧物；
将所述焙烧物进行氢气加热还原，得到所述镍铁合金催化剂。
在一些具体的实施方式中，所述成核混合可通过将所述第一混合溶液与第二混合溶液加入成核反应器中，在一定转速下进行成核搅拌实现。
在一些具体的实施方式中，所述晶化可在反应釜中进行。
以上制备方法中，所得催化剂前驱体组成为NixMgFey-LDHs，所得催化剂组成为NixFey-MgO。
根据本发明的一些优选实施方式，所述可溶性镍盐选自硝酸镍和/或氯化镍。
根据本发明的一些优选实施方式，所述可溶性镁盐选自硝酸镁和/或氯化镁。
根据本发明的一些优选实施方式，所述可溶性铁盐选自硝酸铁和/或氯化铁。
根据本发明的一些优选实施方式，所述制备方法包括：将所述第一混合溶液和/或第二混合溶液进行超声分散处理，所述超声分散的时间为5～30min。
根据本发明的一些优选实施方式，所述可溶性镍盐、可溶性镁盐、可溶性铁盐的摩尔比为(1～3):(1～5):(1～3)。
如在进一步的优选实施方式中，所述可溶性镍盐、可溶性镁盐、可溶性铁盐的摩尔比为1:1:1，1:5:3，或3:1:1中任一种。
根据本发明的一些优选实施方式，所述氢氧化钠的摩尔量为所述第一混合溶液中阳离子总摩尔量的1.6倍。
根据本发明的一些优选实施方式，所述碳酸钠的摩尔量为所述第一混合溶液中三价阳离子总摩尔量的2倍。
根据本发明的一些优选实施方式，所述焙烧的升温速率为5℃/min。
根据本发明的一些优选实施方式，所述氢气加热还原的升温速率为5℃/min。
根据本发明的一些优选实施方式，所述氢气加热还原包括：在H2与N2体积比1:9的混合气氛下，将所述焙烧物在400-600℃下加热2-5h。
本发明进一步提供了上述制备方法制备得到的二氧化碳热催化用镍铁合金催化剂。
该镍铁合金催化剂的组成为NixFey-MgO，如在本发明一些具体实施例中，所得镍铁合金催化剂的组成为Ni3Fe1/MgO，Ni1Fe1/MgO，Ni1Fe3/MgO。
该镍铁合金催化剂为片状，其中，镍铁合金被MgO包围，MgO进一步修饰了镍铁合金。
本发明进一步提供了上述二氧化碳热催化用镍铁合金催化剂的一种应用方法，为将其应用于在逆水汽变换反应中。
根据本发明的一些优选实施方式，所述逆水汽变换反应包括：在常压条件下，在连续固定床反应器中通入氢气和二氧化碳混合气，于300-800℃，空速为3000-2000000ml·g-1·h-1下进行反应，获得CO和H2O。
本发明利用水滑石层板元素高分散、主体层板化学组成可调以及拓扑效应等优势，采用成核晶化隔离法制得水滑石，作为催化剂的前驱体，然后煅烧得到氧化物，再通过氢气氛拓扑还原得到NixFey-MgO催化剂。
本发明制得的NixFey-MgO催化剂，特别如Ni3Fe1/MgO、Ni1Fe1/MgO、Ni1Fe3/MgO，可通过铁隔离镍活性位点，提高了一氧化碳选择性，并通过MgO促进二氧化碳的吸附，提高了二氧化碳转化率。
本发明的催化剂在逆水汽变换反应中表现出良好的催化性能，如在600℃下，使用本发明的催化剂进行的逆水汽变换反应中，二氧化碳转化率高于50％，一氧化碳选择性高达96％～99％，而且在高空速下反应12h转化率仅降低4％。
与现有技术相比，本发明提供的催化剂具有性能优异、合成方法简单，生产成本低的优势。
附图说明
图1为本发明实施例1所得的Ni1Fe3/MgO催化剂的高分辨电镜图像。
图2为本发明实施例1所得的Ni1Fe3/MgO催化剂的扩展边X射线吸收精细结构测试结果图。
图3为本发明实施例1～3所得的Ni1Fe3/MgO(a)，Ni1Fe1/MgO(b)，Ni3Fe1/MgO(c)催化剂的性能对比图。
图4为本发明实施例1～4所得的催化剂的性能对比图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明进行详细描述，但需要理解的是，所述实施例和附图仅用于对本发明进行示例性的描述，而并不能对本发明的保护范围构成任何限制。所有包含在本发明的发明宗旨范围内的合理的变换和组合均落入本发明的保护范围。
实施例1
通过以下步骤制备Ni1Fe3/MgO催化剂：
首先用去离子水配置含有0.1mol/L硝酸镍盐、0.3mol/L硝酸铁盐及0.5mol/L硝酸镁盐的混合溶液，用去离子水配置含有1.6倍阳离子总摩尔量的氢氧化钠与2倍三价阳离子摩尔量的碳酸钠混合溶液；
将两种混合溶液转移至成核反应器中，搅拌2～5min，得到总混合溶液；
将总混合溶液装入反应釜中，在110℃下晶化24h，得到Ni1Mg5Fe3-LDHs催化剂前体；
将所得催化剂前体经洗涤、干燥、研磨后，在马弗炉中以5℃/min升温至500℃，焙烧4h；
将焙烧产物在氢气气氛下以5℃/min升温至450℃，保温4h后以10℃/min降至室温，得到Ni1Fe3/MgO催化剂。
本实施例所获Ni1Fe3/MgO合金催化剂的HRTEM图如附图1所示，镍和铁元素的X射线吸收近边结构图谱(XANES)和相应的傅里叶变换图谱(FT-EXAFS)如附图2所示，从图1中可以看出所得催化剂中镍铁合金颗粒大小分布均匀，从图2中可以看出，所得催化剂中镍和铁形成了合金。
实施例2
通过以下步骤制备Ni1Fe1/MgO催化剂：
首先用去离子水配置含有0.1mol/L硝酸镍盐、0.1mol/L硝酸铁盐及0.1mol/L硝酸镁盐混合溶液，用去离子水配置含有1.6倍阳离子总摩尔量的氢氧化钠与2倍三价阳离子摩尔量的碳酸钠混合溶液；
将两种混合溶液转移至成核反应器中，搅拌2～5分钟，得到总混合溶液；
将总混合溶液装入反应釜中，在110℃下晶化24h，得到Ni1Mg1Fe1-LDHs催化剂前体；
将所得催化剂前体经洗涤、干燥、研磨后，在马弗炉中以5℃/min升温至500℃，焙烧4h；
将焙烧产物在氢气气氛下以5℃/min升温至450℃，保温4h后以10℃/min降至室温，得到Ni1Fe1/MgO催化剂。
实施例3
通过以下步骤制备Ni3Fe1/MgO催化剂：
首先用去离子水配置含有0.3mol/L硝酸镍盐、0.1mol/L硝酸铁盐及0.1mol/L硝酸镁盐的混合溶液，用去离子水配置含有1.6倍阳离子总摩尔量的氢氧化钠与2倍三价阳离子摩尔量的碳酸钠混合溶液；
将两种混合溶液转移至成核反应器中，搅拌2～5分钟，得到总混合溶液；
将总混合溶液装入反应釜中，在110℃下晶化24h，得到Ni3Mg1Fe1-LDHs催化剂前体；
将所得催化剂前体经洗涤、干燥、研磨后，在马弗炉中以5℃/min升温至500℃，焙烧4h；
将焙烧产物在氢气气氛下以5℃/min升温至450℃，保温4h后以10℃/min降至室温，得到Ni3Fe1/MgO催化剂。
对比例
通过以下步骤制备Ni-MgAl-MMO催化剂：
首先用去离子水配置含0.3mol/L硝酸镍盐、0.1mol/L硝酸铝盐及0.1mol/L硝酸镁盐混合溶液，用去离子水配置含1.6倍阳离子总摩尔量的氢氧化钠与2倍三价阳离子摩尔量的碳酸钠混合溶液；
将两种混合溶液转移至成核反应器中，搅拌3～5分钟，得到总混合溶液；
将总混合溶液装入反应釜中，在110℃下晶化24h，得到Ni3Mg1Al1-LDHs催化剂前体；
将所得催化剂前体经洗涤、干燥、研磨后，在马弗炉中以5℃/min升温至500℃，焙烧4h；
将焙烧产物在氢气气氛下以5℃/min升温至450℃，保温4h后以10℃/min降至室温。
将实施例1-3及对比例所得催化剂分别称取0.1g进行逆水汽变换反应，反应过程如下：使用管式固定床反应器研究催化剂的催化活性，将0.1g催化剂装入石英管中，然后使用CO2/H2摩尔比为1:3的气体。反应在300至800℃、大气压下进行。使用配备有TCD和火焰离子化检测器的在线气相色谱仪分析气体。其中，实施例1-3的催化剂的具体催化性能对比如附图3所示，全部催化剂的CO选择性对比如附图4所示。从图3中可以看出，Ni1Fe3/MgO催化剂、Ni1Fe1/MgO催化剂、Ni1Fe3/MgO催化剂均在空速60000ml·g-1·h-1下，有较好的催化活性。从图4中可以看出，各催化剂均具有一定的CO选择性，但Ni3Fe1/MgO、Ni1Fe1/MgO、Ni1Fe3/MgO催化剂的催化性显著优于Ni-MgAl-MMO催化剂。
在Ni3Fe1/MgO、Ni1Fe1/MgO、Ni1Fe3/MgO三种催化剂中，可溶性镍盐、可溶性镁盐、可溶性铁盐的摩尔比为1:5:3时，即Ni1Fe3/MgO催化剂，在逆水汽变换反应中，CO选择性最高，在600℃时CO选择性可达到99％，如图4所示。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种热催化CO2还原的镍铁合金催化剂的制备与应用，其特征在于，其包括：
(1)获得含有可溶性镍盐、可溶性镁盐、可溶性铁盐和水的第一混合溶液；
(2)获得含有氢氧化钠、碳酸钠和水的第二混合溶液；
(3)将所述第一混合溶液与第二混合溶液进行成核混合，得到成核物；
(4)将所述成核物在105～120℃下晶化12～24h，得到晶化物；
(5)将所述晶化物在洗涤、干燥后进行研磨，得到催化剂前驱体；
(6)将所述催化剂前驱体在450～550℃下焙烧，得到焙烧物；
(7)将所述焙烧物进行氢气加热还原，得到所述镍铁合金催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中，所述可溶性镍盐选自硝酸镍和/或氯化镍；和/或，所述可溶性镁盐选自硝酸镁和/或氯化镁；和/或，所述可溶性铁盐选自硝酸铁和/或氯化铁。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其还包括：将所述第一混合溶液和/或第二混合溶液进行超声分散处理，所述超声分散的时间为5～30min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性镍盐、可溶性镁盐、可溶性铁盐的摩尔比为(1～3):(1～5):(1～3)。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中，所述氢氧化钠的摩尔量为所述第一混合溶液中阳离子总摩尔量的1.6倍；和/或，所述碳酸钠的摩尔量为所述第一混合溶液中三价阳离子总摩尔量的2倍。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中，所述焙烧的升温速率为5℃/min，和/或，所述氢气加热还原的升温速率为5℃/min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氢气加热还原包括：在H2与N2体积比1:9的混合气氛下，将所述焙烧物在400-600℃下加热2-5h。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法制备得到的二氧化碳热催化用镍铁合金催化剂。
9.根据权利要求8所述的二氧化碳热催化用镍铁合金催化剂在逆水汽变换反应中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述逆水汽变换反应包括：在常压条件下，在连续固定床反应器中通入氢气和二氧化碳混合气，于300-800℃，空速为3000-2000000ml·g-1·h-1下进行反应，获得CO和H2O。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103301840A (zh) * | 2013-06-04 | 2013-09-18 | 北京化工大学 | 一种负载型高分散费托合成金属催化剂、制备方法及应用 |
| CN105879876A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-08-24 | 太原理工大学 | 用于甲烷和二氧化碳重整制合成气的镍基催化剂的制备方法 |
| CN111389416A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-07-10 | 北京化工大学 | 一种基于水滑石结构的单原子催化剂及其制备方法 |
| CN114751375A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-07-15 | 南开大学 | 一种利用二氧化碳催化重整制备合成气的方法 |
| CN115315311A (zh) * | 2020-03-31 | 2022-11-08 | 大阪瓦斯株式会社 | 逆水煤气变换催化剂、电解反应系统、烃制造系统、它们的制造方法和使用方法 |
-
2023
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103301840A (zh) * | 2013-06-04 | 2013-09-18 | 北京化工大学 | 一种负载型高分散费托合成金属催化剂、制备方法及应用 |
| CN105879876A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-08-24 | 太原理工大学 | 用于甲烷和二氧化碳重整制合成气的镍基催化剂的制备方法 |
| CN115315311A (zh) * | 2020-03-31 | 2022-11-08 | 大阪瓦斯株式会社 | 逆水煤气变换催化剂、电解反应系统、烃制造系统、它们的制造方法和使用方法 |
| CN111389416A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-07-10 | 北京化工大学 | 一种基于水滑石结构的单原子催化剂及其制备方法 |
| CN114751375A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-07-15 | 南开大学 | 一种利用二氧化碳催化重整制备合成气的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| WA GAO ET AL.: "Supported nickel–iron nanocomposites as a bifunctional catalyst towards hydrogen generation from N2H4·H2O", 《GREEN CHEM.》, vol. 16, 13 December 2013 (2013-12-13), pages 1561 * |
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