一种高温抗烧结生物炭基焦油重整催化剂及其制备方法

本发明涉及催化剂，尤其涉及一种高温抗烧结生物炭基焦油重整催化剂及其制备方法。

背景技术：

1、生物质废弃物是世界上最大的可再生资源，通过热解气化技术将其转化为清洁燃气，进而用于制备化学品、燃料、或者用于发电、供热等能源化利用，是替代传统化石能源的重要手段。然而，焦油副产物净化问题是生物质废弃物热解气化技术发展的瓶颈，其重点在于开发各类负载型纳米金属催化剂，将焦油催化重整为小分子可燃气体，特别是生物炭负载纳米金属催化剂因其成本低、原料广、活性高而获得广泛关注。然而，在焦油重整的高温反应介质中，生物炭负载纳米金属催化剂极易因纳米金属的高温烧结而迅速失活，导致其使用寿命过短，严重限制了其工业化应用潜力。

2、莫来石(3al2o3·2sio2)隶属斜方晶系，是一种具有氧空位缺陷的硅线石结构。多孔莫来石具有孔道结构有序，孔比表面积高，并具备高温蠕变率低、荷重软化温度高、抗化学腐蚀性好等特点。因此，多孔莫来石具有作为焦油重整催化剂载体刚性骨架的巨大潜质。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种高温抗烧结生物炭基焦油重整催化剂及其制备方法，本发明是将生物炭和多孔莫来石混合后置于硝酸镍溶液中进行超声处理，过滤干燥后得到复合催化剂前驱体；然后经过煅烧后得到高温抗烧结生物炭基焦油重整催化剂。本发明制备的催化剂能够在800℃高温介质环境中仍能保持结构稳定，从而显著提高焦油重整催化剂使用寿命。

2、本发明是采用以下技术方案实现的：

3、一种高温抗烧结生物炭基焦油重整催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、制备复合催化剂前驱体：

5、将生物炭干燥后研磨过筛，得到生物炭粉；

6、将多孔莫来石研磨过筛，得到多孔莫来石粉；

7、将所述生物炭粉和所述多孔莫来石粉按质量比为4.5:1混合，然后球磨后得到混合物料；

8、将所述混合物料与硝酸镍溶液混合后超声处理2h～4h；

9、过滤后烘干，得到复合催化剂前驱体；

10、s2、煅烧处理：

11、将所述复合催化剂前驱体置于石英管式炉，在惰性气氛下且温度为700℃～900℃下煅烧1～5h，获得高温抗烧结生物炭基焦油重整催化剂。

12、优选的，所述生物炭为木屑。

13、优选的，所述生物炭粉的粒径为100～200目。

14、优选的，所述多孔莫来石粉的粒径为100～200目。

15、优选的，所述硝酸镍溶液的浓度为2.0mol/l，所述混合物料与所述硝酸镍溶液的质量体积比为1:9g/ml。

16、优选的，所述球磨的转速为5000rpm，所述球磨的时间为3h。

17、优选的，所述惰性气氛为氮气。

18、本发明与现有技术相比，其有益效果是：

19、本发明提供了一种高温抗烧结生物炭基焦油重整催化剂的制备方法，该方法是将生物炭作为纳米金属的锚定载体，其孔道结构影响纳米金属的锚定位置，对抑制高温介质中纳米金属的烧结增长至关重要。利用机械球磨预处理，将木生物炭均匀分散于多孔莫来石孔道内表面，作为金属离子的吸附位点，经煅烧后处理后可获得均匀分布于多孔莫来石内表面生物炭载体表面的纳米粒子。本发明可充分利用莫来石高温稳定的多孔结构为骨架，有效抑制常规生物炭载体在高温介质中的结构坍塌诱导纳米金属由于奥斯瓦尔德熟化效应而导致的金属纳米粒子过渡生长趋势，从而提高催化剂高温重整焦油过程的抗烧结失活性能。

技术特征：

1.一种高温抗烧结生物炭基焦油重整催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生物炭为木屑。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生物炭粉的粒径为100～200目。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多孔莫来石粉的粒径为100～200目。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硝酸镍溶液的浓度为2.0mol/l，所述混合物料与所述硝酸镍溶液的质量体积比为1:9g/ml。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述球磨的转速为5000rpm，所述球磨的时间为3h。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛为氮气。

8.一种高温抗烧结生物炭基焦油重整催化剂，其特征在于，利用权利要求1～7任意一种方法制备而成。

技术总结
本发明提供了一种高温抗烧结生物炭基焦油重整催化剂及其制备方法，涉及催化剂技术领域。本发明是将生物炭和多孔莫来石混合后置于硝酸镍溶液中进行超声处理，过滤干燥后得到复合催化剂前驱体；然后经过煅烧后得到高温抗烧结生物炭基焦油重整催化剂。本发明制备的催化剂能够在800℃高温介质环境中仍能保持结构稳定，从而显著提高焦油重整催化剂使用寿命。

技术研发人员：盖超,刘振刚
受保护的技术使用者：中国科学院生态环境研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11