(修改稿)一种Ni-Ca双金属催化剂的制备方法及应用-2

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资源描述

说明书摘要1本发明公开了一种Ni-Cu双金属催化剂的制备方法及应用。属于能源技术领域,利用浸渍法,分别将硝酸镍和硝酸铜附着在三氧化二铝载体上,并通过煅烧过程使其变为金属氧化物,形成细微孔道,在提高催化氢气产率的同时,降低了二氧化碳的产率,本发明能够应用于丁醇的水蒸气重整制氢反应。权利要求书11、一种Ni-Cu双金属催化剂,其特征在于,所述催化剂以Al2O3为载体,以NiO和CuO为活性组分,通过马弗炉加热制备得到Ni-Cu双金属催化剂,具体包括以下步骤:第一步,将三氧化二铝载体机械破碎,过筛后备用,过筛的目数为24~50目;第二步,将硝酸镍溶解在蒸馏水中,并充分搅拌,完全溶解后加入硝酸铜颗粒继续搅拌,静置,直到完全溶解,硝酸镍与三氧化二铝的质量比为0.5~1:1,硝酸镍与硝酸镍的质量比为0.19~0.38:0.5,溶解1g硝酸铜需用的蒸馏水量大于等于5ml;第三步,将第一步得到的三氧化二铝颗粒平铺与容器中,用第二步得到的溶液将其表面润湿,搅拌,干燥,干燥温度在80℃~120℃,直到水分完全蒸发;第四步,将干燥后的颗粒在马弗炉中加热,加热温度为700~1100℃,加热时间为3h~5h,得到Ni-Cu双金属催化剂。2、一种Ni-Cu双金属催化剂的制备方法,其特征在于所述方法包括以下步骤:第一步,将三氧化二铝载体机械破碎,过筛后备用;第二步,将硝酸镍溶解在蒸馏水中,并充分搅拌,完全溶解后加入硝酸铜颗粒继续搅拌,静置,直到完全溶解;第三步,将第一步得到的三氧化二铝颗粒平铺与容器中,用第二步得到的溶液将其表面润湿,搅拌,干燥,直到水分完全蒸发;第四步,将干燥后的颗粒在马弗炉中加热,得到Ni-Cu双金属催化剂。3、根据权利要求2所述的Ni-Cu双金属催化剂的制备方法,其特征在于,第一步中,三氧化二铝破碎,过筛的目数为24~50目。4、根据权利要求2所述的Ni-Cu双金属催化剂的制备方法,其特征在于,第二步中,硝酸镍与三氧化二铝的质量比为0.5~1:1,硝酸镍与硝酸镍的质量比为0.19~0.38:0.5,溶解1g硝酸铜需用的蒸馏水量大于等于5ml。5、根据权利要求2所述的Ni-Cu双金属催化剂的制备方法,其特征在于,第三步中,干燥温度在80℃~120℃。6、根据权利要求2所述的Ni-Cu双金属催化剂的制备方法,其特征在于,第四步中,马弗炉的加热温度为700~1100℃,加热时间为3h~5h。7、一种Ni-Cu双金属催化剂的应用,其特征在于,所述Ni-Cu双金属催化剂用于丁醇水蒸气重整制氢反应。权利要求书28、根据权利要求7所述Ni-Cu双金属催化剂的应用,其特征在于,所述Ni-Cu双金属催化剂用于丁醇水蒸气重整制氢反应过程中,水醇比为32:1,丁醇空速为11~55h-1,反应压力为0.1~0.3MPa,预还原温度为600~800℃,反应温度为500~600℃,氢气还原温度为700~900℃。说明书1一种Ni-Cu双金属催化剂、制备及应用技术领域本发明涉及一种Ni-Cu双金属催化剂、制备及应用,属于能源技术领域。背景技术燃料电池具有污染小、热值高、利用形式多样等优势。对于车载氢燃料电池,由于受到储氢系统制约,尚未得到实际应用。基于此,提出了使用液体燃料直接重整为车载燃料电池供氢的解决方案。丁醇作为生物质衍生物具有可再生、高比能和低碳链的特点,适合作为车载燃料电池车的燃料。丁醇重整制氢不仅很好的解决了丁醇的利用问题,且能生成无污染、热值高的氢气。常用的重整制氢的方法主要有:水蒸气重整、部分氧化和氧化重整。目前,丁醇重整制氢的研究主要集中于水蒸气重整制氢。但是丁醇重整反应体系复杂,可能发生的副反应有丁醇脱水、丁醇脱氢、丁醇分解、水煤气变换以及CO和CO2加氢等。目前,在丁醇重整制反应中,如何选择一种高效、简便、具有可行性的催化剂是关键问题。中国专利(CN200810107529.8)公开了一种乙醇水蒸气重整制氢用镍基催化剂及其制备方法,该催化剂构成包括:以纳米孔二氧化硅气凝胶为催化剂载体,以金属单质镍纳米线为活性组分,以MgO或CaO或ZrO2或TiO2或CeO2纳米粒子或它们之间的复合纳米粒子为助剂;其制备方法为:将硅醇盐、醇溶剂、硝酸镍、硝酸镁、硝酸钙、硝酸锆、硝酸铈或它们之间的复合硝酸盐、酸性催化剂按一定比例配制成溶胶,形成湿凝胶复合体后,再进行超临界流体干燥。但在该催化剂催化的反映下,氢气产率较低,而且一氧化碳及甲烷含量较多。发明内容本发明的目的在于提供一种具有较高氢气产率,且制作方法简单,并能降低CO2产率的应用于丁醇水蒸气重整反应的催化剂,具体为一种Ni-Cu双金属催化剂;同时还提供所述催化剂的制备方法及应用。实现本发明的技术方案为:说明书2上述的Ni-Cu双金属催化剂可以应用于丁醇水蒸气重整制氢反应,反应在固定床反应器进行。实验过程:将系统中通入50ml/min的氩气10~15分钟(目的是排出空气,避免在氢气还原过程中发生爆炸),将热电偶加热到氢气还原的温度,通入20~50ml/min的氢气,还原30~60min,关闭氢气,调节热电偶到适当的反应温度,同时使加热带升温,达到目标温度后,启动注射泵,将针头插入气化室,开始采样。其中,水醇比为32:1,丁醇空速为11~55h-1,反应压力为0.1~0.3MPa,预还原温度为600~800℃,反应温度为500~600℃,氢气还原温度为700~900℃。本发明与现有技术相比,其显著有点是:(1)本发明首次制备了Ni-Cu双金属催化剂,所述催化剂可应用于丁醇水蒸气重整反应,产生的混合气体中氢气产率较高,而二氧化碳含量较低,一氧化碳和甲烷几乎没有;(2)本发明与常规的未改性的双功能颗粒相比具有较长的催化时间;(3)本发明制作工艺简单,对设备要求不高,可用于大规模生产,不仅提高目标产物氢气的浓度,而且降低了污染物CO2的浓度。附图说明图1是实施例1制备的Ni-Cu双金属催化剂用于丁醇水蒸气重整反应,各产物产率随时间变化曲线。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。实施例1称取5g24~50目的氧化铝颗粒、3.72g硝酸镍和1.43g硝酸铜,将硝酸镍溶解在蒸馏水中,搅拌3-5分钟,取硝酸铜溶液加入硝酸镍溶液中搅拌,静置5分钟后继续搅拌,重复3次,使两种物质充分混合。将三氧化二铝颗粒平铺在烧杯底部,用滴管取适量配好的溶液均匀滴到三氧化二铝上,润湿表层即可,用玻璃棒充分搅拌,使其混合均匀,将溶液在105℃干燥箱干燥,等水分完全蒸发后继续重复滴入溶液、搅拌和干燥过程,直至溶液滴净。将干燥后的固体颗粒放在700℃的马弗炉中煅烧5h得到Ni-Cu双金属催化剂。使用0.71g该催化剂进行丁醇水蒸气重整反应,其中,水醇比为32:1,进料量为0.02ml/min,反应压力为0.1MPa,氢气还原温度为700℃,还原时间为30min,反应温说明书3度为600℃。如图1所示,氢气产率可达到70%以上,而且一氧化碳和甲烷的绝对含量非常低,满足工业制氢的要求。实施例2称取5g24~50目的三氧化二铝颗粒、2.48g硝酸镍和0.715g硝酸铜,将硝酸镍溶解在蒸馏水中,搅拌3-5分钟,取硝酸铜溶液加入硝酸镍溶液中搅拌,静置5分钟后继续搅拌,重复3次,使两种物质充分混合。将三氧化二铝颗粒平铺在烧杯底部,用滴管取适量配好的溶液均匀滴到三氧化二铝上,润湿表层即可,用玻璃棒充分搅拌,使其混合均匀,将溶液在70℃干燥箱干燥,等水分完全蒸发后继续重复滴入溶液、搅拌和干燥过程,直至溶液滴净。将干燥后的固体颗粒放在900℃的马弗炉中煅烧2h得到Ni-Cu双金属催化剂。使用0.71g该催化剂进行丁醇水蒸气重整反应,其中,水醇比为32:1,进料量为0.02ml/min,反应压力为0.3MPa,氢气还原温度为600℃,还原时间为45min,反应温度为700℃。实施例3称取5g24~50目的三氧化二铝颗粒、4.96g硝酸镍和1.07g硝酸铜,将硝酸镍溶解在蒸馏水中,搅拌3-5分钟,取硝酸铜溶液加入硝酸镍溶液中搅拌,静置5分钟后继续搅拌,重复3次,使两种物质充分混合。将三氧化二铝颗粒平铺在烧杯底部,用滴管取适量配好的溶液均匀滴到三氧化二铝上,润湿表层即可,用玻璃棒充分搅拌,使其混合均匀,将溶液在90℃干燥箱干燥,等水分完全蒸发后继续重复滴入溶液、搅拌和干燥过程,直至溶液滴净。将干燥后的固体颗粒放在800℃的马弗炉中煅烧3h得到Ni-Cu双金属催化剂。使用0.71g该催化剂进行丁醇水蒸气重整反应,其中,水醇比为32:1,进料量为0.02ml/min,反应压力为0.2MPa,氢气还原温度为600℃,还原时间为60min,反应温度为800℃。说明书4-4.50.04.59.013.518.022.527.031.50153045607590产率/%时间/minH2COCH4CO2图1

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