【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化材料合成的技术应用领域，尤其涉及一种表面活性剂改性水滑石衍生镍基催化剂及制备与应用。
技术介绍
1、碳中和已经成为应对全球变暖和促进温室气体高效转化的战略。甲烷(ch4)和二氧化碳(co2)是气候变化的主要原因，就其变暖潜力而言，甲烷的全球变暖效应潜力大约是二氧化碳的25倍。故此，将温室气体转换为合成气用做生产高商业价值化学品对能源消耗以及环境保护具备重要实际意义。
2、在各式各样的催化反应中，鉴于甲烷二氧化碳重整反应同时利用甲烷和二氧化碳的潜力而高度关注。该重整反应涉及将ch4和co2转化成由一定比例的氢气(h2)和一氧化碳(co)共同组成的合成气。转化出来的合成气能够作为制造清洁燃料和化学品的前体。通过调节进料比例，可以获得用于合成各种有机材料的可变合成气比例。然而，催化稳定性仍然是阻碍甲烷二氧化碳重整反应进展的一个重大挑战。
3、现阶段，文献资料和专利报道甲烷二氧化碳重整反应催化剂的活性和稳定性受到所用活性组分的制约。贵金属催化剂表现出出色的催化性能，但由于其高的生产成本，在工业应用领域中极为有限。
4、另一方面，镍是甲烷二氧化碳重整过程中使用的主要活性成分，因为其具有更高的催化活性和更低的成本。然而，镍基催化剂面临着固有的局限性，如金属烧结和积碳沉积，这对实现高效稳定的催化性能提出了重大挑战。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种表面活性剂改性水滑石衍生镍基催化剂及制备与应用。本专
2、在探究过程中发现，本专利技术镍基催化剂具有高的比表面积、较强的载体与活性金属之间的相互作用力以及有较好的抗高温聚集能力，能够在一定程度上有效地减小镍颗粒尺寸，增加表面金属活性组分、表面活性金属位点以及碱性位点的分散性。
3、表面活性剂能有效地改变水滑石的形态、粒度和性能，首先克服了在溶液中加入沉淀剂时可能发生的金属颗粒聚集问题，从而改善了金属的分散性。其次，表面活性剂有助于优化催化剂的结构性质。最后，通过制造具有表面缺陷的结构，它们可以帮助减轻碳沉积。并且在较为苛刻的反应条件下，活性金属组分具有较好的抗聚集能力，同时在进行drm反应后仍然保持着较小的镍颗粒粒径。本专利技术合成的表面活性剂改性水滑石衍生镍基催化剂使用在甲烷二氧化碳重整反应制备成合成气时，与同类催化剂相比，具有较高的催化活性，以及优异的活性金属抗聚集性能和抗积碳性能。
4、本专利技术通过下述技术方案实现：
5、一种表面活性剂改性水滑石衍生镍基催化剂，该催化剂包括氧化镍、氧化镁以及镁铝尖晶石，以催化剂的金属元素摩尔总量为基准，镍的摩尔含量为2-20％，镁铝复合氧化物的金属摩尔含量为80-98％；以镁铝复合氧化物的金属元素摩尔总量为基准，镁的摩尔含量为55-99％，铝的摩尔含量为1-45％；以催化剂的金属元素摩尔总量为1，表面活性剂的摩尔含量与催化剂的金属元素摩尔总量比为0.01-30％；
6、所述的表面活性剂选自离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂中的至少一种。
7、优选地，以催化剂的金属元素摩尔总量为基准，镍的摩尔含量为5-12％，镁铝复合氧化物的金属摩尔含量为88-95％；
8、优选地，以镁铝复合氧化物的金属元素摩尔总量为基准，镁的摩尔含量为68-87％，铝的摩尔含量为13-32％；
9、优选地，所述的表面活性剂选自p123(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物)、ctab(十六烷基三甲基溴化铵)、f127(聚氧乙烯-聚丙烯醚共聚物)和pva(聚乙烯醇)中的至少一种，更优选为ctab，更进一步优选地，以催化剂的金属元素摩尔总量为1，表面活性剂的摩尔含量与催化剂的金属元素摩尔总量比为0.1-20％。
10、所述催化剂的比表面积为52-198m2/g，孔容为0.11-0.43cm3/g，平均孔径为5.1-15.2nm。
11、一种表面活性剂改性水滑石衍生镍基催化剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
12、在溶剂的存在下，将表面活性剂、碱、氧化镍前驱体、氧化镁前驱体以及氧化铝前驱体进行混合，然后进行干燥和焙烧；
13、所述的表面活性剂选自离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂中的至少一种；
14、所述的氧化镍前驱体、氧化镁前驱体以及氧化铝前驱体的使用量使得制备的表面活性剂改性水滑石衍生镍基催化剂中，该催化剂包括氧化镍、氧化镁以及镁铝尖晶石，以催化剂的金属元素摩尔总量为基准，镍的摩尔含量为2-20％，镁铝复合氧化物的金属摩尔含量为80-98％；以镁铝复合氧化物的金属元素摩尔总量为基准，镁的摩尔含量为55-99％，铝的摩尔含量为1-45％；以催化剂的金属元素摩尔总量为1，表面活性剂的摩尔含量与催化剂的金属元素摩尔总量比为0.01-30％。
15、所述的表面活性剂、氧化镍前驱体、氧化镁前驱体以及氧化铝前驱体的使用量使得制备的表面活性剂改性水滑石衍生镍基催化剂中，以催化剂的金属元素摩尔总量为基准，镍的摩尔含量为5-12％，镁铝复合氧化物的金属摩尔含量为88-95％；以镁铝复合氧化物的金属元素摩尔总量为基准，镁的摩尔含量为68-87％，铝的摩尔含量为13-32％；以催化剂的金属元素摩尔总量为1，表面活性剂的摩尔含量与催化剂的金属元素摩尔总量比为0.1-20％；
16、优选地，所述的表面活性剂选自p123(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物)、ctab(十六烷基三甲基溴化铵)、f127(聚氧乙烯-聚丙烯醚共聚物)和pva(聚乙烯醇)中的至少一种；更优选为ctab，更进一步优选地，以催化剂的金属元素摩尔总量为1，ctab的摩尔含量与催化剂的金属元素摩尔总量比为0.5-15％。
17、所述的混合包括以下步骤：
18、(1)将溶剂和碱进行第一混合；
19、(2)将溶剂和表面活性剂进行第二混合；
20、(3)将溶剂、氧化镍前驱体、氧化镁前驱体以及氧化铝前驱体进行第三混合；
21、(4)向第二混合得到的溶液中加入第三混合得到的溶液进行第四混合；
22、(5)向第四混合得到的溶液中加入第一混合得到的溶液进行第五混合；
23、优选地，所述第二、四和五混合在搅拌条件下进行；
24、优选地，所述的第二混合的时间为30-180min；优选地30-90min；
25、优选地，所述的第二、四和五混合的温度为5-90℃；优选地15-45℃；
26、所述表面活性剂选自ctab、f127和p123中的至少一种，优选为ctab；
27、和/或，所述的溶剂选自甲醇、h2o和乙醇中的至少一种，优选为h2o；
28、和/或，所述的碱为氢氧化钠、碳酸钾、尿素本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种表面活性剂改性水滑石衍生镍基催化剂，其特征在于包括氧化镍、氧化镁以及镁铝尖晶石；
2.根据权利要求1所述表面活性剂改性水滑石衍生镍基催化剂，其特征在于，所述催化剂的比表面积为52-198m2/g，孔容为0.11-0.43cm3/g，平均孔径为5.1-15.2nm。
3.根据权利要求1所述表面活性剂改性水滑石衍生镍基催化剂，其特征在于，所述表面活性剂选自离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂中的至少一种。
4.权利要求1-3任一项所述表面活性剂改性水滑石衍生镍基催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述表面活性剂改性水滑石衍生镍基催化剂的制备方法，其特征在于所述表面活性剂选自P123(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物)、CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)、F127(聚氧乙烯-聚丙烯醚共聚物)和PVA(聚乙烯醇)中的至少一种。
6.根据权利要求4所述表面活性剂改性水滑石衍生镍基催化剂的制备方法，其特征在于所述混合包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述表面活性剂改性水滑石衍
8.权利要求1-3中任一项所述表面活性剂改性水滑石衍生镍基催化剂在甲烷二氧化碳重整反应制备合成气中的应用。
9.权利要求8所述甲烷二氧化碳重整反应制备合成气的方法，其特征在于，包含如下步骤：
10.权利要求9所述甲烷二氧化碳重整反应制备合成气的方法，其特征在于，甲烷二氧化碳重整制合成气的条件包括：甲烷和二氧化碳的摩尔比为1：1-1.8；反应温度为500-900℃；还原温度为700-900℃；原料气的总空速为6000-150000mL·g-1·h-1。
...【技术特征摘要】
1.一种表面活性剂改性水滑石衍生镍基催化剂，其特征在于包括氧化镍、氧化镁以及镁铝尖晶石；
2.根据权利要求1所述表面活性剂改性水滑石衍生镍基催化剂，其特征在于，所述催化剂的比表面积为52-198m2/g，孔容为0.11-0.43cm3/g，平均孔径为5.1-15.2nm。
3.根据权利要求1所述表面活性剂改性水滑石衍生镍基催化剂，其特征在于，所述表面活性剂选自离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂中的至少一种。
4.权利要求1-3任一项所述表面活性剂改性水滑石衍生镍基催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述表面活性剂改性水滑石衍生镍基催化剂的制备方法，其特征在于所述表面活性剂选自p123(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物)、ctab(十六烷基三甲基溴化铵)、f127(聚氧乙烯-聚丙烯醚共聚物)和...
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