氮化铝基催化剂及其制备方法和用途技术

本发明专利技术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

【技术实现步骤摘要】
氮化铝基催化剂及其制备方法和用途


[0001]本专利技术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。

技术介绍

[0002]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。

技术实现思路

[0003]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术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。
[0004]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术是通过以下技术方案获得的。
[0005]本专利技术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：
[0006]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；
[0007]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；
[0008]3)将所述的前驱体A在惰性气体或氮气下焙烧；
[0009]4)将所述焙烧后的产物在水热条件下制得前驱体B；
[0010]5)将所述的前驱体B还原，即氮化铝基催化剂。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，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℃。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，所述氧化铝与活性金属盐的质量比为1：(1～1.5)。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，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。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，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。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，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。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤3)中，焙烧的温度为600～800℃，焙烧的时间为1～3h。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，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。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，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。
[0019]在本专利技术的一些实施方式中，还原采用氢气还原。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，所述氮化铝粉末的平均粒径为350～450nm。
[0021]本专利技术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。
[0022]本专利技术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。
[0023]本专利技术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。
[0024]优选地，反应温度为600
‑
950℃，反应压力为0
‑
10bar，反应时间100～300h。
[0025]本专利技术上述技术方案的有益效果为：
[0026](1)本专利技术合成方法简单，无污染，可以大规模生产和使用。
[0027](2)本专利技术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。
[0028](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
[0029]图1显示为本专利技术实施例2中的氮化铝基催化剂的透射电镜图像。
[0030]图2显示为本专利技术实施例2和实施例3中的氧化铝基催化剂的stem
‑
mapping图。
[0031]图3显示为本专利技术实施例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。
[0032]图4显示为本专利技术实施例2中的氮化铝基催化剂的反应活性效果图。
[0033]图5显示为本专利技术实施例2中的氮化铝基催化剂的积碳量的曲线图。
[0034]图6显示为本专利技术实施例3中的氮化铝基催化剂的透射电镜图像。
具体实施方式
[0035]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，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专利技术的其他优点及功效。
[0036]在进一步描述本专利技术具体实施方式之前，应理解，本专利技术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，本专利技术实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本专利技术的保护范围。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。
[0037]当实施例给出数值范围时，应理解，除非本专利技术另有说明，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，本专利技术中使用的所有技术和科学术语与本
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
的技术人员对现有技术的掌握及本专利技术的记载，还可以使用与本
专利技术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专利技术。
[0038]本专利技术实施例中所采用的氮化铝粉末的平均粒径为350nm～450nm。
[0039]实施例1
[0040]本实施例中氮化铝基催化剂制备方法如下：
[0041]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；
[0042]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。
[0043]3)N2气氛下，以升温速度为5℃/min，升温至800℃恒温2h。
[0044]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。
[0045]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。
[0046]测试上述催化剂的催化活性：
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，焙烧的温度为1000～1250℃，焙烧的时间为1～3h。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，活性金属盐的溶液中，活性金属盐与水的质量体积比为10～15g/100mL。4.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。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中焙烧的温度为600～800℃，焙烧的时间为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，孙予罕，李树青，刘曙光，陆娜，
申请(专利权)人：巨鹏生物香港有限公司，
类型：发明
国别省市：