一种金属合金催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种金属合金催化剂，分子式为Ni/MO

【技术实现步骤摘要】
一种金属合金催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及催化剂领域，尤其涉及一种金属合金催化剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]二氧化碳作为温室气体的主要组成成分，引起了温室效应和全球变暖等一系列环境问题，因此减少其排放量是一个亟需解决的问题。随着全球碳交易市场的蓬勃发展，碳交易体系的不断完善，加上我国为承担解决气候问题的大国责任。为实现这一目标，二氧化碳的“捕集、封存、利用(CCUS)”技术受到了广泛的关注。在利用的各种途径中将二氧化碳资源化是相较其他途径更容易实现。天然气在日常生活生产中起到了举足轻重的作用，将二氧化碳转化为天然气，实现二氧化碳的资源化利用，将会带来巨大的经济和环境效益。
[0003]通常用于二氧化碳甲烷化反应的催化剂大都是将过渡金属和贵金属作为活性组分负载到Al2O3、SiO2、TiO2、CeO2等金属氧化物载体上。其中Rh和Ru展现出了较好的活性，但因为其储量少、价格昂贵无法实现工业化。镍基催化剂由于其有着能够媲美贵金属催化剂的反应活性而被广泛研究。然而，现阶段报道的二氧化碳甲烷化反应大都在较高温度(300～450℃)以及相对高压的条件下进行的，这就会导致Ni金属颗粒烧结，副反应产生的积碳会覆盖在Ni颗粒表面组织活性相与反应物的接触，这都会使得催化剂失活。此外该反应在热力学上是一个放热反应，反应后会释放大量热量更加速了催化剂的失活。上述一系列问题在低温下可以得到较大程度的缓解，但是由于二氧化碳分子的化学惰性以及热力学稳定性在低温下其活化转化又会被极大地限制。因此，亟需一种能用于二氧化碳甲烷化，且催化性能好、稳定性高的催化剂。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术目的就在于为了解决上述问题，而提出一种金属合金催化剂及其制备方法与应用。
[0005]本专利技术提供一种金属合金催化剂，分子式为Ni/MO
x
‑
SDC/Al2O3，以SDC/Al2O3为载体，且其中MO
x
为金属M的氧化物；
[0006]该金属合金催化剂的形貌为纳米片层状结构。
[0007]进一步的是，所述Ni的含量为5～30wt％。
[0008]进一步的是，所述金属M为Mn、Pt、Fe、Co、Cu、Ru、Rh中的一种或者几种。
[0009]进一步的是，在该金属合金催化剂中，三价阳离子占二价阳离子和三价阳离子总和的比例为0.17
‑
0.33。
[0010]本专利技术还提供一种金属合金催化剂的制备方法，包括：
[0011]配制碱性溶液：将可溶性碳酸盐充分溶解得到溶液A，将强碱充分溶解得到溶液B；
[0012]合成金属氧化物前驱体：将含有Ni
2+
的可溶性盐、含有金属元素M的可溶性盐、含有Ce
3+
的可溶性盐、含有Sm
3+
的可溶性盐、含有Al
3+
的可溶性盐充分溶解得到溶液C；将溶液C加入溶液A中，并加入溶液B调节pH为10
‑
13，得到溶液D；利用溶液D进行水热反应得到水热产
物，将水热产物洗涤、干燥后进行焙烧得到金属氧化物前驱体；
[0013]还原：将金属氧化物前驱体用H2还原，即可得到所需的金属合金催化剂。
[0014]进一步的是，所述含有Ni
2+
的可溶性盐、含有金属元素M的可溶性盐、含有Ce
3+
的可溶性盐、含有Sm
3+
的可溶性盐、含有Al
3+
的可溶性盐之间的摩尔比为1：(0.1
‑
0.3)：(0.2
‑
0.4)：(0.2
‑
0.4)：(0.2
‑
0.4)。
[0015]进一步的是，所述水热反应的温度为100
‑
150℃，时间为15
‑
30h。
[0016]进一步的是，所述焙烧的温度为450
‑
550℃，升温速率为1
‑
2℃/min，焙烧时间为3
‑
5h。
[0017]进一步的是，所述还原的温度为500
‑
600℃，时间为2
‑
4h。
[0018]本专利技术还提供一种金属合金催化剂的应用，将上述的金属合金催化剂应用于二氧化碳甲烷化。
[0019]本专利技术的上述技术方案能够合成出来纳米片状的金属合金催化剂，该金属合金催化剂具有很好的催化性能，在低温条件下显著提升了二氧化碳转化率，还能使得对于目标产物甲烷有着近乎100％的选择性，并且该金属合金催化剂兼具了很好的稳定性与实用性。
附图说明
[0020]为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中
[0021]图1为实验组1中焙烧前的前驱体的XRD图。
[0022]图2为实验组1中焙烧前的前驱体的TG
‑
DTG图谱。
[0023]图3为实验组2中金属氧化物前驱体的XRD图。
[0024]图4为实验组2中金属氧化物前驱体的SEM图。
[0025]图5为实验组2中金属氧化物前驱体的BET图。
[0026]图6为实验组3中金属合金催化剂的XRD图。
[0027]图7为实验组3中金属合金催化剂的SEM图。
[0028]图8为测试组3的催化剂稳定性测试图。
[0029]图9为测试组3稳定性测试后催化剂的XRD图。
具体实施方式
[0030]下述实施例仅为本专利技术的优选技术方案，并不用于对本专利技术进行任何限制。对于本领域技术人员而言，本专利技术可以有各种更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
[0031]实施例一
[0032]一种金属合金催化剂的制备方法，包括：
[0033]步骤S1：配制碱性溶液：将可溶性碳酸盐充分溶解得到溶液A，将强碱充分溶解得到溶液B；
[0034]步骤S2：合成金属氧化物前驱体：将含有Ni
2+
的可溶性盐、含有金属元素M的可溶性盐、含有Ce
3+
的可溶性盐、含有Sm
3+
的可溶性盐、含有Al
3+
的可溶性盐充分溶解得到溶液C；将溶液C加入溶液A中，并加入溶液B调节pH为10
‑
13，得到溶液D；利用溶液D进行水热反应得到
水热产物，将水热产物洗涤、干燥后进行焙烧得到金属氧化物前驱体；
[0035]步骤S3：还原：将金属氧化物前驱体用H2还原，即可得到所需的金属合金催化剂。
[0036]该催化剂的制备方法，能够合成出来纳米片状的金属合金催化剂，该金属合金催化剂具有很好的催化性能，在低温条件下显著提升了二氧化碳转化率，还能使得对于目标产物甲烷有着近乎10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属合金催化剂，其特征在于：分子式为Ni/MO
x
‑
SDC/Al2O3，以SDC/Al2O3为载体，且其中MO
x
为金属M的氧化物；该金属合金催化剂的形貌为纳米片层状结构。2.如权利要求1所述的金属合金催化剂，其特征在于：所述Ni的含量为5～30wt％。3.如权利要求1所述的金属合金催化剂，其特征在于：所述金属M为Mn、Pt、Fe、Co、Cu、Ru、Rh中的一种或者几种。4.如权利要求1所述的金属合金催化剂，其特征在于：在该金属合金催化剂中，三价阳离子占二价阳离子和三价阳离子总和的比例为0.17
‑
0.33。5.一种金属合金催化剂的制备方法，其特征在于：包括：配制碱性溶液：将可溶性碳酸盐充分溶解得到溶液A，将强碱充分溶解得到溶液B；合成金属氧化物前驱体：将含有Ni
2+
的可溶性盐、含有金属元素M的可溶性盐、含有Ce
3+
的可溶性盐、含有Sm
3+
的可溶性盐、含有Al
3+
的可溶性盐充分溶解得到溶液C；将溶液C加入溶液A中，并加入溶液B调节pH为10
‑
13，得到溶液D；利用溶液D进行水热反应得到水热产物，将水热产物洗涤、干燥后进行焙烧得到金属氧化物前驱体；还原：将金属氧化物前驱体用H2还原，即可得到所需的金属合金催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫晓亮，刘相洋，李莎，邱丽，郭潇东，于峰，李瑞丰，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：