一种镍基甲烷二氧化碳重整制氢催化剂的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113856696A(43)申请公布日2021.12.31(21)申请号202111076505.2(22)申请日2021.09.14(71)申请人鞍钢集团北京研究院有限公司地址102211北京市昌平区北京未来科技城北区鞍钢未来钢铁研究院内(72)发明人彭显著张东彬滕艾均代宇(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人蒋松(51)Int.Cl.B01J23/889(2006.01)B01J37/03(2006.01)B01J37/08(2006.01)C01B3/40(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种镍基甲烷二氧化碳重整制氢催化剂的制备方法(57)摘要本申请提出一种镍基甲烷二氧化碳重整制氢催化剂的制备方法，采用铁基钙钛矿机构金属氧化物为机体，采用改进的溶胶凝胶的方法合成钙钛矿结构金属氧化物材料；为实现特异性催化剂晶面定向重构的目的，本发明采用自然析出定向结晶的方法还原单质镍为催化剂及活性位点中心，合成了镍包覆的LSFM钙钛矿结构金属氧化物材料。该发明创造实施后将极大的减少煤炭资源的使用，达到节能减排的效果，助力实现钢铁生产流程的绿色化，推动氢冶金的发展。CN113856696ACN113856696A权利要求书1/2页1.一种镍基甲烷二氧化碳重整制氢催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，铁基钙钛矿结构金属氧化物材料的合成：S1.1，预溶胶工艺：将所含金属元素相应的硝酸盐溶液以一定的化学比例加入到对应的溶剂中，均匀搅拌使其充分溶解；S1.2，溶胶工艺：加入对应比例的分散剂和络合剂，搅拌使其分散均匀；S1.3，预凝胶工艺：将所得溶液置于油浴锅或水浴锅中搅拌至溶胶生成；S1.4，凝胶工艺：将所得溶胶置于干燥箱中进行烘干至凝胶生成；S1.5，煅烧工艺：将所得凝胶胶体研磨均匀后置于马弗炉中高温煅烧，得到粉末状金属氧化物，即铁基钙钛矿结构金属氧化物材料；S2，镍金属单质包覆的铁基钙钛矿材料的制备：S2.1，硝酸镍溶液浸润：合成硝酸镍饱和溶液，之后将步骤S1.5得到的粉末状金属氧化物置于硝酸镍饱和溶液中分散均匀；S2.2，自然挥发晶体析出：将所得的混合浆料置于通风橱中通风使其自然析出晶体；S2.3，过滤，离心沉积，得到前驱体；S2.4，置于干燥箱中进行烘干，使吸附的结晶水脱去，得到前驱体粉体；S2.5，还原气氛煅烧：将前驱体粉体研磨均匀后置于管式炉中，首先以恒定速率通入氮气将石英管中的空气排净，之后以恒定速率通入氢氮混合气，然后高温煅烧，煅烧一定时间后随炉冷却降温，开炉取料，得到镍金属单质包覆的铁基钙钛矿材料，即为所得到的催化剂粉体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1.1中，所选的硝酸盐溶液为硝酸镧、硝酸铁、硝酸锶和硝酸锰，所选的溶剂为水，搅拌时恒温恒速，恒温温度为室温，搅拌速率为60转每分钟。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1.2中，所选用的分散剂为乙二醇，所选用的络合剂为一水合柠檬酸，所加入络合剂的量按照物质的量之比为(nLa3++nFe3++nMn2++nSr2+)/n一水合柠檬酸＝11.5的比例加入，所加入分散剂的量按照质量比m一水合柠檬酸/m乙二醇＝11.2的比例加入，匀速搅拌，搅拌速率为60转每分钟。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1.3中，油浴锅或水浴锅中的温度为80℃，匀速搅拌，搅拌速率为80转每分钟。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1.4中，干燥箱为恒温干燥箱，恒温膨化温度为120℃，烘干时间为12小时。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1.5中，煅烧温度为700‑800℃，煅烧时间为2小时，升温速率为5℃/min。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2.1中，硝酸镍饱和溶液的溶剂为乙醇,分散均匀的方式为将粉末状金属氧化物置于饱和硝酸镍溶液中后所得的混合浆料在超声清洗仪中超声分散2小时。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2.2中，在通风橱中恒温通风，设定的析出晶体温度为常温；所述步骤S2.3中，所选用的过滤装置为布氏漏斗，离心速率为6000转每分钟。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2.4中，干燥箱为恒温干燥2CN113856696A权利要求书2/2页箱，烘干温度为120℃，烘干时间为12小时。10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2.5中，所通入气体速率均为80mL/min，通入氮气的时间为0.5小时，氢氮混合气中氢气占混合气总体积的5％，通入氢氮混合气0.5小时