[发明专利]一种抗积碳型甲烷二氧化碳重整催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于催化剂材料制备领域，具体涉及一种抗积碳型甲烷二氧化碳重整催化剂，并进一步公开其制备方法。本发明所述抗积碳型甲烷二氧化碳重整催化剂，以可溶性碱金属盐、可溶性碱土金属盐或可溶镧盐、以及可溶性镍盐为原料，在络合剂存在下，通过凝胶溶胶法制得钙钛矿氧化物，之后采用溶胶溶胶法、溶剂热法将Ce负载在钙钛矿氧化物表面，得到Ce负载的钙钛矿氧化物催化剂。本发明所述催化剂在甲烷二氧化碳重整反应过程中催化剂表面的积碳能够快速消除，从而使得催化剂的抗积碳能力和稳定性明显提升，且用于催化甲烷二氧化碳重整反应效果优于传统甲烷二氧化碳重整反应催化剂。

技术领域

本发明属于催化剂材料制备领域，具体涉及一种抗积碳型甲烷二氧化碳重整催化剂，并进一步公开其制备方法。

背景技术

基于燃料电池的能源生产系统被认为具有效率高、污染物排放量低等一系列优势，因此，利用汽油、天然气或醇类等燃料生产氢气已成为当前研究的热点。我们可能也即将从“碳氢化合物经济时代”跃升到“氢经济时代”，实现能源的迭代发展。现有清洁能源工艺中，采用甲烷和二氧化碳进行重整制氢，不仅将甲烷和二氧化碳两种温室效应气体消除，同时能够产生氢，该反应的实施是一种双赢的策略，具有重要的研究及推广价值。

传统的甲烷二氧化碳催化重整反应过程中，使用的催化剂主要是镍基催化剂，虽具有满意的催化性能，但在反应过程中，镍基催化剂十分容易积碳，极易造成催化剂的失活，严重限制了该类催化剂在实际反应过程中的应用，并影响了整个重整反应的效率。因此，解决催化剂易积碳的缺陷是改善催化剂使用寿命的关键手段，也是提高整个重整反应效率的重要途径。

钙钛矿因具有优良的导电性、磁性、热电性、压电性等诸多性能，且制备成本低廉、在高温下具有热力学和机械稳定性等优势，而成为众多领域关注的焦点。据研究，钙钛矿复合氧化物材料在高温条件下是优良的氧离子和电子导体，在惰性条件下也可释放氧，并且可以通过Redox(氧化还原)过程补充氧。因此，期待可采用钙钛矿氧化物作为甲烷二氧化碳重整反应的催化剂，能够很好的解决催化剂表面易积碳的问题，从而显著提升催化剂的抗积碳能力，以提高甲烷二氧化碳重整工艺的反应效率。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种抗积碳型甲烷二氧化碳重整催化剂，以解决现有技术中传统镍基甲烷二氧化碳重整催化剂存在着在反应过程中易积碳进而影响催化剂使用寿命和反应效率的问题；

本发明所要解决的第二个技术问题在于提供上述抗积碳型甲烷二氧化碳重整催化剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所述的一种抗积碳型甲烷二氧化碳重整催化剂，所述催化剂具有如CeO₂@ANiO₃所示的结构；

其中，所述A元素选自碱金属、碱土金属或La中的至少一种。

具体的，所述催化剂中，所述CeO₂的质量含量为10-30wt％。

本发明还公开了一种制备所述抗积碳型甲烷二氧化碳重整催化剂的方法，包括如下步骤：

(1)取络合剂配制得到水溶液，并依次加入选定A元素的可溶性盐的水溶液，以及可溶性镍盐的水溶液，充分混匀；

(2)将所得混合溶液充分蒸发处理得到凝胶，经干燥处理后进行高温焙烧，得到钙钛矿氧化物；

(3)将所述钙钛矿氧化物加入助剂充分混匀，并加入铈盐水溶液，充分混匀；

(4)将所得混合液除去水分得到凝胶，经烘干及焙烧处理，即得。

具体的，所述步骤(1)中：

所述络合剂包括柠檬酸和/或EDTA；

所述选定A元素的可溶性盐包括可溶性镧盐、可溶性碱金属盐和/或可溶性碱土金属盐；