一种凹凸棒石衍生的镍-钛层片状介孔催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种凹凸棒石衍生的镍

【技术实现步骤摘要】
一种凹凸棒石衍生的镍
‑
钛层片状介孔催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及催化剂
，尤其涉及一种凹凸棒石衍生的镍
‑
钛层片状介孔催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]催化蒸汽重整因在低温下(500
‑
900℃)就可以实现焦油的转化，生产高价值的合成气和富氢气而被越来越多的人关注。催化蒸汽重整技术中最重要的是催化剂，各种过渡金属作为催化剂中，Ni基催化剂因其成本低，较强的断C
‑
C键和C
‑
H,O
‑
H键能力，促进WGS反应的发生，在催化蒸汽重整中得到广泛的应用。
[0003]但是由于Ni基催化剂在高温下容易发生积碳和金属镍颗粒的烧结而失活，因此，许多研究人员致力于探索具有改进的抗积碳和耐烧结性能的镍基催化剂。不同的促进剂和载体是提高催化剂寿命的解决办法之一，例如Yufei Zhao et al报道了一种钛改性凹凸棒石(ATP)作为载体的金属氧化物催化剂实现耐碱NOx催化还原，通过离子交换，在不破坏ATP初始层状链结构情况下，去除ATP中的碱金属阳离子杂质，获得Ti改性的ATP，Ti的八面体中心以及改性后ATP丰富的Si
‑
OH位点可以通过配位键或者离子交换锚定碱金属，而不损害活性物质，进而提高催化剂高NOx催化还原能力。但是，该催化剂的催化能力依然不理想，如何提高催化剂的催化效果仍有待研究。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种催化性能更好的凹凸棒石衍生的镍
‑
钛层片状介孔催化剂及其制备方法和应用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种凹凸棒石衍生的镍
‑
钛层片状介孔催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1、将凹凸棒石分散在盐酸溶液中，在150～200℃温度下水热处理10～15h，经过滤、洗涤、干燥，得到凹凸棒石基硅源；
[0007]S2、将凹凸棒石基硅源加入到乙二醇中，混合均匀后加入钛源，然后在100～200℃温度下反应1～4h，得到含有Si
‑
O
‑
Ti聚合物的反应混合物；
[0008]S3、向反应混合物中加入模板剂，混合均匀后在150℃～200℃温度下水热晶化处理24～36小时，所得产物经离心、洗涤、干燥、煅烧，得到凹凸棒石衍生的层片状介孔沸石载体；
[0009]S4、通过浸渍法将镍负载在凹凸棒石衍生的层片状介孔沸石载体上，再经干燥、煅烧，得到所述凹凸棒石衍生的镍
‑
钛层片状介孔催化剂。
[0010]进一步地，催化剂中，镍的含量为5～20wt％、钛含量为1.0～3.5wt％。
[0011]进一步地，步骤S1中，盐酸溶液的浓度为4mol/L，凹凸棒石和盐酸溶液的用量比为1g：5～10mL。
[0012]进一步地，步骤S2中，所述钛源选用钛酸四丁酯，凹凸棒石基硅源、钛酸四丁酯钛源和乙二醇的用量比为2～2.2g：0.45～0.5mL：10～10.2mL。
[0013]进一步地，步骤S3中，所述模板剂为四丙基氢氧化铵，模板剂和凹凸棒石基硅源的质量比为2.5～7.5g：1～3g，煅烧处理条件为：空气氛围、温度550℃、时间6～8h。
[0014]进一步地，镍的前驱体盐选用六水合硝酸镍。
[0015]进一步地，步骤S4中，浸渍法的操作过程为：将镍的前驱体盐溶于水和乙醇按体积比为2～3：1比例混合的混合液中，然后在常温下老化8～12h，再于60～80℃温度下搅拌处理5～8h。
[0016]进一步地，步骤S4中，干燥处理条件为：温度100～120℃，时间8～12h；煅烧处理条件为：空气氛围、温度500～600℃、时间4～6h。
[0017]本专利技术还提供一种凹凸棒石衍生的镍
‑
钛层片状介孔催化剂，按上述制备方法制备而成。
[0018]本专利技术还提供上述凹凸棒石衍生的镍
‑
钛层片状介孔催化剂在生物质焦油及其模型物蒸汽重整制备富氢气体中的应用。
[0019]本专利技术还提供一种生物质焦油及其模型物蒸汽重整制备富氢气体的方法，包括以下步骤：以生物质焦油或其模型物为反应原料，加入如权利要求8所述的催化剂进行反应，反应条件为：催化剂用量为0.1～0.5g、进料中水碳比为1：1.5～3，重时空速0.0047～0.008min
‑1、反应温度600～800℃；催化剂还原条件为：在100～150mL/min、10～15vol％H2/N2流中、600～800℃处理1～3h。
[0020]本专利技术的有益效果体现在：
[0021]本专利技术催化剂通过把钛引入凹凸棒石骨架内，制得的镍
‑
钛层片状沸石催化剂有很高的比表面积，使得金属的分散性得到增强，催化性能进一步提高，本专利技术催化剂采用镍，钛作为活性组分，用凹凸棒石衍生的层片状介孔沸石载体负载低含量的镍，可以达到相对较高的活性。本专利技术所述催化剂相对于其他镍基催化剂，通过以凹凸棒石为硅源，钛酸四丁酯为钛源，乙二醇作为溶液发生酯交换型聚合，之后在模板剂存在的条件下水热结晶合成层片状介孔沸石载体，再通过浸渍法负载镍，得到的凹凸棒石衍生的镍
‑
钛层片状催化剂，提升了催化剂抗积碳，抗烧结能力。
[0022]本专利技术催化剂应用在生物质焦油及其模型物蒸汽重整制备富氢气体，可以实现转化率大于95％，合成气中氢气产率大于65％，氢气选择性大于70％，反应30h依旧保持较高的活性，具有绿色环保、高稳定性、价格低廉的优点，满足生物质焦油及其模型物蒸汽重整制备富氢气体的工业化要求，可明显提高催化剂吸附活化水蒸气的能力，提高催化剂活性，具有良好的工业应用前景。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例1制得的载体的SEM图；
[0024]图2为本专利技术实施例1制得的载体的SEM图；
[0025]图3为本专利技术实施例1制得的1#催化剂的TEM图；
[0026]图4为本专利技术实施例1制得的1#催化剂的TEM图；
[0027]图5为本专利技术实施例1制得的1#催化剂的N2吸附
‑
脱附曲线和孔径分布图；
[0028]图6为本专利技术实施例1制得的1#催化剂的XRD图谱：N/TS(R):还原后催化剂；N
‑
TS(C):煅烧后催化剂；
[0029]图7为本专利技术实施例1制得的1#催化剂的US
‑
Vis图谱：N/TS(R):还原后催化剂；N
‑
TS(C):煅烧后催化剂；TS:载体。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种凹凸棒石衍生的镍
‑
钛层片状介孔催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将凹凸棒石分散在盐酸溶液中，在150～200℃温度下水热处理10～15h，经过滤、洗涤、干燥，得到凹凸棒石基硅源；S2、将凹凸棒石基硅源加入到乙二醇中，混合均匀后加入钛源，然后在100～200℃温度下反应1～4h，得到含有Si
‑
O
‑
Ti聚合物的反应混合物；S3、向反应混合物中加入模板剂，混合均匀后在150℃～200℃温度下水热晶化处理24～36小时，所得产物经离心、洗涤、干燥、煅烧，得到凹凸棒石衍生的层片状介孔沸石载体；S4、通过浸渍法将镍负载在凹凸棒石衍生的层片状介孔沸石载体上，再经干燥、煅烧，得到所述凹凸棒石衍生的镍
‑
钛层片状介孔催化剂。2.如权利要求1所述的凹凸棒石衍生的镍
‑
钛层片状介孔催化剂的制备方法，其特征在于，催化剂中，镍的含量为5～20wt％、钛含量为1.0～3.5wt％。3.如权利要求1或2所述的凹凸棒石衍生的镍
‑
钛层片状介孔催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，盐酸溶液的浓度为4mol/L，凹凸棒石和盐酸溶液的用量比为1g：5～10mL。4.如权利要求1或2所述的凹凸棒石衍生的镍
‑
钛层片状介孔催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述钛源选用钛酸四丁酯，凹凸棒石基硅源、钛酸四丁酯钛源和乙二醇的用量比为2～2.2g：0.45～0.5mL：10～10.2mL。5.如权利要求1或2所述的凹凸棒石衍生的镍
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一双，沈露露，陈明强，姚金恒，陈传龙，梁德芳，李唱，王君，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：