本發(fā)明涉及焦?fàn)t煤氣及煤制取合成天然氣催化劑的制備及應(yīng)用的
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是一種含鎳介孔催化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
：天然氣是一種高熱值的清潔燃料，燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生硫化物，氮化物等污染型氣體，而且供應(yīng)穩(wěn)定，儲(chǔ)存安全。中國(guó)是富煤、貧油、少氣的資源分布狀況，天然氣資源極其貧乏，面對(duì)天然氣消費(fèi)規(guī)模的快速增長(zhǎng)，其無法滿足國(guó)家對(duì)清潔性能源的需求。因此，天然氣的供應(yīng)矛盾突出，用焦?fàn)t氣或煤甲烷化制取天然氣是一個(gè)新的方法，它不僅可以有效地利用資源，又可以減少環(huán)境污染，同時(shí)也保障了運(yùn)輸?shù)陌踩裕悄壳吧a(chǎn)清潔能源的有效途徑之一。由于Al2O3具有高比表面積、酸性、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，從而被廣泛應(yīng)用于催化
技術(shù)領(lǐng)域：
。CN103480375A以三氧化二鋁作為載體，采用共沉淀的方法制備鎳催化劑，需要外加沉淀劑，增加了成本，工藝繁瑣，不適合廣泛應(yīng)用于催化領(lǐng)域。CN102513115A采用浸漬的方法負(fù)載鎳，不能確保鎳分散的均一性，進(jìn)而不能達(dá)到理想的催化活性。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明為了解決目前鎳催化劑存在的諸多問題，提供了一種含鎳介孔催化劑的制備方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種含鎳介孔催化劑的制備方法，包括如下步驟：將鋁酸鈉溶解于CTAB溶液中，硝酸鎳溶液、硝酸鎂溶液以及硝酸鈷溶液三種溶液混合后滴加至鋁酸鈉與CTAB的混合溶液中，滴加完畢后使得溶液中的鋁酸鈉與CTAB的摩爾比為13:1；然后繼續(xù)攪拌4小時(shí)，然后采用抽濾方式洗滌去除模板劑CTAB，獲得藍(lán)色固體；后將藍(lán)色固體研磨成粉末，置于惰性氣體環(huán)境下，升溫至450±5℃，保溫焙燒2小時(shí)，獲得含鎳介孔催化劑，催化劑中氧化鎳、氧化鎂及氧化鈷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40％、3％、3％。經(jīng)過本發(fā)明制備方法的處理，催化劑中成分包括三氧化二鋁、氧化鎳、氧化鎂及氧化鈷。當(dāng)催化劑中氧化鎳、氧化鎂及氧化鈷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40％、3％、3％時(shí)，剩余54％即為三氧化二鋁。優(yōu)選的，升溫時(shí)的升溫速率不高于5℃/min。若升溫過快容易導(dǎo)致催化劑結(jié)構(gòu)坍塌。具體應(yīng)用時(shí)，所述抽濾方式洗滌去除模板劑CTAB是在抽濾過程中用去離子水洗滌三次、乙醇洗滌三次。進(jìn)一步，保溫焙燒是在管式爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明與
背景技術(shù)：
相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，催化劑是以氧化鋁為載體，以氧化鎳為主要活性組分，以氧化鎂和氧化鈷作為助劑，采用硝酸鹽與鋁酸鈉共沉淀的方法制備出催化劑前驅(qū)體，然后經(jīng)過高溫焙燒，催化劑中各組分分散均勻，提高了活性組分鎳的分散度；形成的規(guī)則孔道增大了催化劑的比表面積，使得活性位點(diǎn)與原料氣充分接觸并快速發(fā)生甲烷化；加入助劑氧化鎂和氧化鈷提高了催化劑在高溫反應(yīng)的環(huán)境中抗燒結(jié)，抑制積炭的性能，同時(shí)也提高了選擇性。該催化劑具有良好的低溫活性，200度時(shí)即可起活，CO轉(zhuǎn)化率在230度時(shí)即可達(dá)98％，CH4選擇性大于96％，而且制備方法簡(jiǎn)單快捷、不需加入堿性物質(zhì)作為沉淀劑，易于操作、產(chǎn)物穩(wěn)定性能好，可廣泛應(yīng)用于甲烷化，是十分理想的耐燒結(jié)金屬甲烷化催化劑的制備方法。為了更進(jìn)一步的證明本發(fā)明的技術(shù)方案，發(fā)明人將實(shí)施例1中制備獲得的催化劑在氫氣和一氧化碳(體積比3:1)的混合反應(yīng)氣體中的進(jìn)行活性評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果如下表：溫度/℃CO轉(zhuǎn)化率/％CH4選擇性/％2007.536.022014.269.624098.197.426099.997.228099.998.530099.997.732099.997.234099.996.7附圖說明圖1為實(shí)施例1制備獲得的含鎳介孔催化劑的小角XRD圖。由圖可以看出：催化劑結(jié)構(gòu)為有序介孔。圖2為實(shí)施例1制備獲得的含鎳介孔催化劑的物理吸脫附曲線及吸附曲線。圖中方點(diǎn)所在的線表示吸附曲線，圓點(diǎn)所在的線表示脫附曲線。由圖可以看出：等溫線為標(biāo)準(zhǔn)的Ⅳ型等溫吸附曲線，為H2型回滯環(huán)，有吸附平臺(tái)，為標(biāo)準(zhǔn)的介孔結(jié)構(gòu)。圖3為實(shí)施例1制備獲得的含鎳介孔催化劑的孔結(jié)構(gòu)分布曲線圖。由圖可以看出：孔直徑為7nm左右，屬于介孔。具體實(shí)施方式本發(fā)明使用的化學(xué)物質(zhì)材料為：硝酸鎳、鋁酸鈉、硝酸鎂、硝酸鈷、CTAB、去離子水、乙醇、氮?dú)?，其組合用量如下：以克、毫升、厘米3為計(jì)量單位。制備方法如下：(1)精選化學(xué)物質(zhì)材料對(duì)制備所需的化學(xué)物質(zhì)材料要進(jìn)行精選，并進(jìn)行質(zhì)量純度控制：實(shí)施例1(2)制備催化劑①配制CTAB溶液稱取1.09±0.01gCTAB(0.003mol)，量取100ml去離子水，加入燒杯中，攪拌均勻。②配制鋁酸鈉溶液稱取3.22±0.01g鋁酸鈉(0.039mol)，將其溶于CTAB溶液中，攪拌至完全溶解。③配制硝酸鹽溶液稱取5.75±0.01g硝酸鎳(0.0197mol)，量取30.00±0.01ml去離子水，加入燒杯中加入燒杯中；稱取硝酸鎂0.71g±0.01g(0.0027mol)，量取去離子水30ml±0.01ml，加入燒杯中，攪拌至完全溶解；稱取硝酸鈷0.43g±0.01g(0.0015mol)，量取去離子水30ml±0.01ml，加入燒杯中，加入燒杯中。待完全溶解后將三種溶液混合，攪拌均勻。①配制混合溶液打開蠕動(dòng)泵，將流速調(diào)至2ml/min，將硝酸鹽溶液滴加至鋁酸鈉溶液中，同時(shí)攪拌，待滴加完畢，繼續(xù)攪拌4小時(shí)。②抽濾按順序?qū)⒊闉V裝置連接好后開始抽濾，抽濾過程中用去離子水洗三次，用乙醇三次，去除模板劑CTAB。③焙燒將得到的藍(lán)色固體研磨成粉末，置于石英產(chǎn)物舟中放入管式爐里，打開N2，流速為100cm3/min時(shí)，以3℃/min升至450±5℃，在此溫度下焙燒2小時(shí)。④自然冷卻至室溫后，得到催化劑樣品。(3)檢測(cè)、化驗(yàn)、分析、表征①對(duì)制備的催化劑粉末的色澤、形貌、成分、化學(xué)物理性能進(jìn)行檢測(cè)、化驗(yàn)、分析、表征。催化劑中三氧化二鋁的質(zhì)量為2.00g(54％)，氧化鎳的質(zhì)量為1.47g(40％)，氧化鎂的質(zhì)量為0.11g(3％)，氧化鈷的質(zhì)量為0.11g(3％)。②用X-射線粉末衍射儀進(jìn)行晶相分析。③用掃描電子顯微鏡進(jìn)行形貌分析。結(jié)論：催化劑為灰色固體；粉末顆粒直徑小于100nm。(4)產(chǎn)物儲(chǔ)存對(duì)制備的灰色粉末儲(chǔ)存于無色透明的玻璃容器中，密閉儲(chǔ)存，置于干燥、陰涼、潔凈環(huán)境，要防水、防曬、防酸堿鹽侵蝕，儲(chǔ)存溫度20±2℃，相對(duì)濕度小于10％。當(dāng)前第1頁1 2 3