一種用于甲烷部分氧化的介孔三氧化二鋁鎳基催化劑的制備方法
【專利摘要】一種用于甲烷部分氧化反應(yīng)的介孔三氧化二鋁鎳基催化劑制備方法，屬于天然氣化工和煤化工【技術(shù)領(lǐng)域】。其特征在于是一種以廉價(jià)的鋁源為原料，使用常見(jiàn)表面活性劑，通過(guò)溶膠凝膠法一步合成出具有較大比表面積、孔分布均勻的用于甲烷部分氧化的介孔三氧化二鋁鎳基催化劑的制備方法，該方法以溶膠凝膠法一步制備出負(fù)載活性組分鎳的介孔三氧化二鋁催化劑，該催化劑具有較大比表面積和均一孔分布。該催化劑制備方法簡(jiǎn)單，對(duì)于甲烷部分氧化反應(yīng)具有較高催化活性。
【專利說(shuō)明】一種用于甲烷部分氧化的介孔三氧化二鋁鎳基催化劑的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一種用于甲烷部分氧化的介孔三氧化二鋁鎳基催化劑的制備方法，屬于天然氣化工和煤化工【技術(shù)領(lǐng)域】。具體涉及一種以廉價(jià)的鋁源為原料，使用常見(jiàn)表面活性劑，通過(guò)溶膠凝膠法一步合成出具有較大比表面積、孔分布均勻的，用于甲烷部分氧化的介孔三氧化二鋁鎳基催化劑制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]由于具有較大比表面積和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，三氧化二鋁被廣泛用作催化劑載體。工業(yè)用三氧化二鋁作為載體的催化劑通常采用浸潰法制備，需要經(jīng)過(guò)制備粉體、載體成型、催化劑組分浸潰三步才能完成。其中，制備過(guò)程的三步都需要干燥、焙燒，能量消耗較大。
[0003]國(guó)內(nèi)專利(CN 101337186A)公布了一種以橡膠乳液為模板制備摻雜鈷的介孔三氧化二鋁的制備方法，并用于催化合成α-四氫萘酮。該催化反應(yīng)在液相中進(jìn)行，且使用溫度較低(40-100°C )。國(guó)內(nèi)專利(CN 102701247A)利用工業(yè)鋁溶膠為鋁源，P123為表面活性劑，尿素為中和劑，合成出介孔球形三氧化二鋁。國(guó)內(nèi)專利(CN 102001695)采用沉淀法制備出有序伽瑪-三氧化二鋁，該方法將無(wú)機(jī)鋁鹽和松香基季銨鹽溶解，加入氨水，經(jīng)陳化、洗濾、干燥、煅燒制得介孔三氧化二鋁粉末。國(guó)內(nèi)專利(CN 1785516A)采用浸潰法制備出ABCOx/Al2O3催化劑，并用于催化甲烷部分氧化制合成氣反應(yīng)。該催化劑除活性組分鎳外，還使用了貴金屬及堿土金屬。Pil Kim等采用仲丁醇鋁作為鋁源，月桂酸為模板劑，制備出負(fù)載鎳的中孔三氧化二鋁催化劑并用于甲烷部分氧化反應(yīng)[Appl.Catal., A: Gen, 2004; 272:157 - 166]。Junpei Horiguchi等采用P123，F(xiàn)127，PEG6000和月桂酸等作為模板劑，制備出中孔N1-Al2O3催化劑用于高壓條件下(IMPa)的甲燒部分氧化反應(yīng)[Appl.Catal., A:Gen, 2011; 392: 86 - 92]，其中催化劑的制備溫度較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明一種用于甲烷部分氧化的介孔三氧化二鋁鎳基催化劑的制備方法，目的在于:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的甲烷部分氧化鎳基催化劑制備方法耗能較大問(wèn)題，提出一種利用溶膠凝膠法一步制備出三氧化二鋁負(fù)載鎳基催化劑的方法，該制備方法簡(jiǎn)單易行，且極大提高了能源利用率。
[0005]本發(fā)明一種用于甲烷部分氧化的介孔三氧化二鋁鎳基催化劑的制備方法，其特征在于以廉價(jià)的鋁源為原料，使用常見(jiàn)表面活性劑，通過(guò)溶膠凝膠法一步合成出具有較大比表面積、孔分布均勻的用于甲烷部分氧化的介孔三氧化二鋁鎳基催化劑的制備方法，具體步驟如下:
1)1.0-5.0 g表面活性劑溶解在20-100 mL無(wú)水乙醇中，室溫機(jī)械攪拌1_2 h ；
2)向步驟I)得到溶液中加入1.5-5.0 mL 67wt%無(wú)機(jī)酸，2-10 g異丙醇鋁，2-10 g鎳鹽，室溫機(jī)械攪拌5-10 h ； 3)將步驟2)得到溶液轉(zhuǎn)入干燥箱中，在10-100 °C下干燥24-72 h，于400-600 °〇焙燒 2-10 h0
[0006]上述一種用于甲烷部分氧化的介孔三氧化二鋁鎳基催化劑的制備方法，其特征在于所述表面活性劑為F127、P123、聚乙二醇、月桂酸和檸檬酸中的任一種或幾種；無(wú)機(jī)酸為鹽酸、硝酸和硫酸中的任一種或幾種；所述鎳鹽為氯化鎳、硝酸鎳、硫酸鎳和乙酰丙酮鎳中的任一種或幾種。
[0007]本發(fā)明一種用于甲烷部分氧化的介孔三氧化二鋁鎳基催化劑的制備方法，優(yōu)點(diǎn)在于:解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的甲烷部分氧化鎳基催化劑制備方法耗能較大問(wèn)題，提出了一種利用溶膠凝膠法一步制備出三氧化二鋁負(fù)載鎳基催化劑的方法，該制備方法簡(jiǎn)單易行，且極大提高了能源利用率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為介孔三氧化二鋁鎳基催化劑的XRD圖。圖1為在不同溫度制備的介孔三氧化二鋁鎳基催化劑還原后的XRD圖，可發(fā)現(xiàn)明顯的Al2O3和Ni峰。
[0009]圖2為400 °C制備的介孔三氧化二鋁鎳基催化劑的氮?dú)馕?脫附等溫線圖，在相對(duì)壓力大于0.4 MPa的時(shí)候明顯出現(xiàn)了滯后環(huán)，說(shuō)明有大量介孔生成。插圖為孔徑分布圖，結(jié)果顯示生成的介孔大小在10-20 nm左右。
[0010]圖3為不同溫度制備的介孔三氧化二鋁鎳基催化劑催化活性。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面是本發(fā)明的實(shí)施例，但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。
[0012]實(shí)施方式I
Cl) 1.0 g F127溶解在50 mL無(wú)水乙醇中，室溫機(jī)械攪拌I h ；
(2)向步驟(I)得到溶液中加入1.5 mL 67 wt%硝酸，2 g異丙醇鋁，5.0 g硫酸鎳，室溫機(jī)械攪拌5-10 h ；
(3)將步驟(2)得到溶液轉(zhuǎn)入干燥箱中，在100°C下干燥24 h，于500°C干燥4 h。
[0013]制備出催化劑粉碎至40-60目，在常壓，反應(yīng)溫度700 °C，空速5 X 14 mL.g_1.1T1條件下，甲烷轉(zhuǎn)化率為75%。
[0014]實(shí)施方式2
Cl) 1.5 g P123溶解在20 mL無(wú)水乙醇中，室溫機(jī)械攪拌2 h ；
(2)向步驟(I)得到溶液中加入3.0mL 67wt%鹽酸，4 g異丙醇鋁，7.5 g硝酸鎳，室溫機(jī)械攪拌10 h ;
(3)將步驟(2)得到溶液轉(zhuǎn)入干燥箱中，在80°C下干燥36 h，于600 °C干燥6 h。
[0015]制備出催化劑粉碎至40-60目，在常壓，反應(yīng)溫度700 °C，空速5 X 14 mL f1.1T1條件下，甲烷轉(zhuǎn)化率為85%。
[0016]實(shí)施方式3
(1)3.5g P123溶解在50 mL無(wú)水乙醇中，室溫機(jī)械攪拌1.5 h ;
(2)向步驟(I)得到溶液中加入2.0mL 67wt%硝酸，2-10 g異丙醇鋁，3.0 g氯化鎳，室溫機(jī)械攪拌6 h ；(3)將步驟(2)得到溶液轉(zhuǎn)入干燥箱中，在100 °C下干燥24 h，于400°C干燥6 h。
[0017]制備出催化劑粉碎至40-60目，在常壓，反應(yīng)溫度750 °C，空速5 X 14 mL.g—1.1T1條件下，甲烷轉(zhuǎn)化率為93%。
[0018]實(shí)施方式4
(1)2.5 g聚乙二醇溶解在30 mL無(wú)水乙醇中，室溫機(jī)械攪拌2 h ；
(2)向步驟(I)得到溶液中加入4.0 mL 67wt%硫酸,4.7 g異丙醇招,5.2 g硝酸鎳，室溫機(jī)械攪拌7 h ；
(3)將步驟(2)得到溶液轉(zhuǎn)入干燥箱中，在100°C下干燥56 h，于500°C干燥5 h。
[0019]制備出催化劑粉碎至40-60目，在常壓，反應(yīng)溫度700 °C，空速3.5X 14mL.g—1.r1條件下，甲烷轉(zhuǎn)化率為98.7%。
【權(quán)利要求】
1.一種用于甲烷部分氧化的介孔三氧化二鋁鎳基催化劑的制備方法，其特征在于以廉價(jià)的鋁源為原料，使用常見(jiàn)表面活性劑，通過(guò)溶膠凝膠法一步合成出具有較大比表面積、孔分布均勻的用于甲烷部分氧化的介孔三氧化二鋁鎳基催化劑的制備方法，具體步驟如下: 1)1.0-5.0 g表面活性劑溶解在20-100 mL無(wú)水乙醇中，室溫機(jī)械攪拌1_2 h ； 2)向步驟1)得到溶液中加入1.5-5.0 mL 67wt%無(wú)機(jī)酸，2-10 g異丙醇鋁，2-10 g鎳鹽，室溫機(jī)械攪拌5-10 h ； 3)將步驟2)得到溶液轉(zhuǎn)入干燥箱中，在10-100°C下干燥24-72 h，于400-600 °〇焙燒 2-10 h0
2.按照權(quán)利要求1所述一種用于甲烷部分氧化的介孔三氧化二鋁鎳基催化劑的制備方法，其特征在于所述表面活性劑為F127、P123、聚乙二醇、月桂酸和檸檬酸中的任一種或幾種；無(wú)機(jī)酸為鹽酸、硝酸和硫酸中的任一種或幾種；所述鎳鹽為氯化鎳、硝酸鎳、硫酸鎳和乙酰丙酮鎳中的任一種或幾種。
【文檔編號(hào)】B01J23/755GK104399470SQ201410749609
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】王俊文, 丁傳敏, 劉偉麗, 艾剛剛, 張侃, 劉平 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)