甲烷合成用催化剂及其制造方法与流程

本发明涉及一种用于获得甲烷的合成反应的甲烷合成用催化剂及其制造方法。

背景技术：

1、在现有技术中，以缓和气候变化或减轻其影响为目标的举措持续进行，为了得以实现，正在进行有关二氧化碳的削减的研究开发。作为其一环，正在进行通过电解二氧化碳和水来获得一氧化碳和氢，进一步由一氧化碳和氢合成甲烷的尝试。由一氧化碳和氢获得甲烷的化学反应式在以下中示出。

2、co+3h2→ch4+h2o

3、上述的化学反应通过催化剂被促进。例如，在日本发明专利公开公报特表2015-502247号中提出一种包含mgal2o4相和mgnio2相的催化剂。另外，在日本发明专利公开公报特开2017-1016号中例示出一种以ni、ru、fe、co、v、nb、ta、cr、mo、w、mn、tc、re及这些的合金为活性金属，且以由al、v、ti、zr、si、mg、ce中的至少一种以上构成的氧化物、氮化物或碳化物为载体的催化剂。根据日本发明专利公开公报特表2015-502247号、日本发明专利公开公报特开2017-1016号，这些催化剂作为选择性地使一氧化碳甲烷化的co选择性甲烷化催化剂发挥功能。

4、除此以外，还正在进行由二氧化碳合成甲醇的尝试。在日本发明专利公开公报特表2020-510599号中公开了一种制造用于该合成中的催化剂使用的层状双氢氧化物的方法。

技术实现思路

1、用于获得甲烷的催化剂需要有使尽可能大量的一氧化碳参与反应的能力。在此，在由一氧化碳和氢获得甲烷的反应中，二氧化碳被作为副产物生成。另外，甲烷以外的烃化合物也被作为副产物生成。二氧化碳及烃化合物使甲烷的纯度降低。因此，所述催化剂还需要优先促进甲烷的合成反应的能力。

2、本发明的目的在于解决上述的技术问题。

3、根据本发明的一实施方式，提供一种甲烷合成用催化剂，其由通式用下述式(1)表示的层状双氢氧化物构成，用于促进获得甲烷的合成反应，其中，式(1)中的m2+和an-分别为ni2+和co32-，且m3+为al3+或cr3+。

4、[m2+1-xm3+x(oh)2]x+[an-x/n·yh2o]x-…(1)

5、其中，0.19≤x≤0.34，y为0或正整数。

6、根据本发明的另一实施方式，提供一种甲烷合成用催化剂的制造方法，所述甲烷合成用催化剂由通式用下述式(1)表示的层状双氢氧化物构成，用于促进获得甲烷的合成反应，其中，所述甲烷合成用催化剂的制造方法具有混合工序、加热工序、清洗工序以及焙烧工序，其中，在所述混合工序中，将硝酸镍、与硝酸铬或硝酸铝、与脲在水中溶解而获得混合溶液；在所述加热工序中，对所述混合溶液进行加热和加压而获得产物；在所述清洗工序中，对所述产物进行清洗；在所述焙烧工序中，对清洗后的所述产物进行焙烧而获得所述层状双氢氧化物。

7、[m2+1-xm3+x(oh)2]x+[an-x/n·yh2o]x-…(1)

8、其中，式(1)中的m2+和an-分别为ni2+和co32-，且m3+为al3+或cr3+。0.19≤x≤0.34，y为0或正整数。

9、上述由层状双氢氧化物构成的甲烷合成用催化剂的催化活性优异。即，通过使用该催化剂，能够短时间地使大量的一氧化碳变化为甲烷。而且，能够抑制生成甲烷以外的副产物(二氧化碳或有机化合物)。这样，该催化剂的使大量的一氧化碳参与反应的能力优异，且优先促进甲烷的合成反应的能力也优异。

10、另外，该催化剂显示出优异的耐水性。经由电解生成的一氧化碳和氢包含水分。另外，在一氧化碳与氢的甲烷合成反应中生成有水。这样，即使在水分比较大量地存在的环境下，该催化剂也维持催化活性。因此，能够省略设置于电解装置与甲烷合成装置之间的除湿器。

11、由此，能够实现甲烷合成系统的简化和设备投资的低廉化。除此以外，由于能够省略设置于除湿器的附加设备等，因此使持续运转甲烷合成系统时的运转成本低廉化。

12、而且，根据上述的制造方法，能够容易地获得粒径小且粒度分布宽度窄的层状双氢氧化物(催化剂)。

13、上述的目的、特征和优点根据参照附图说明的以下的实施方式的说明应容易地理解。

技术特征：

1.一种甲烷合成用催化剂(30)，其由通式用下述式表示的层状双氢氧化物构成，用于促进获得甲烷的合成反应，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的甲烷合成用催化剂，其特征在于，

3.一种甲烷合成用催化剂(30)的制造方法，所述甲烷合成用催化剂由通式用下述式表示的层状双氢氧化物构成，用于促进获得甲烷的合成反应，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，

6.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，

技术总结
本发明提供一种甲烷合成用催化剂及其制造方法。甲烷合成用催化剂(30)由通式用下述式(1)表示的层状双氢氧化物构成。式(1)中的M<supgt;2+</supgt;为Ni<supgt;2+</supgt;，M<supgt;3+</supgt;为Al<supgt;3+</supgt;或Cr<supgt;3+</supgt;。另外，A<supgt;n‑</supgt;为CO<subgt;3</subgt;<supgt;2‑</supgt;。而且，x为0.19～0.34的范围内(0.19≤x≤0.34)，y为0或正整数。据此，能够优先促进甲烷的合成反应，短时间地使大量的一氧化碳变化为甲烷。[M<supgt;2+</supgt;<subgt;1‑</subgt;<subgt;x</subgt;M<supgt;3+</supgt;<subgt;x</subgt;(OH)<subgt;2</subgt;]<supgt;x+</supgt;[A<supgt;n‑</supgt;<subgt;x/n</subgt;·yH<subgt;2</subgt;O]<supgt;x‑</supgt;…(1)。

技术研发人员：米田英昭,柳泽和贵,牧美里,毛里昌弘,吉田润平,椿范立
受保护的技术使用者：本田技研工业株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29