【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于低溫等離子體催化重整焦油，涉及一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔sapo-34催化劑及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、城市生活垃圾在氣化后轉(zhuǎn)化為h2、co和ch4組成的增值合成氣，為熱電發(fā)電和合成燃料提供了高度的靈活性，有效緩解了當(dāng)下化石燃料枯竭的現(xiàn)狀。然而，氣化過程會(huì)難以避免地產(chǎn)生含由多種可冷凝有機(jī)化合物組成（苯、甲苯、二甲苯和萘等）的副產(chǎn)物—焦油。焦油會(huì)對環(huán)境造成二次污染，損傷人體器官，堵塞和腐蝕氣化裝置，限制產(chǎn)氣在能源應(yīng)用中的使用。目前轉(zhuǎn)化焦油的方法主要為催化重整法，但催化重整的在700~900℃下才能斷裂焦油的化學(xué)鍵，催化劑在高溫下普遍存在燒結(jié)和積碳引起的失活問題。因此，研發(fā)具有成本效益和穩(wěn)定性的催化劑或降低反應(yīng)溫度仍然是焦油催化重整的主要挑戰(zhàn)。低溫等離子體（ntp）是一種很有前途的技術(shù)，在低溫下即可有效裂解城市生活垃圾氣化產(chǎn)生的焦油。ntp低溫下產(chǎn)生的高能電子具有1~10?ev的能量，其與氣態(tài)分子碰撞產(chǎn)生激發(fā)態(tài)的原子、分子、離子和反應(yīng)基團(tuán)，沖擊并破壞焦油成分中苯環(huán)的c-c、c-h鍵，生成co、h2、co2和小分子有機(jī)物。目前常見的ntp類型主要有電暈放電（cd）、介質(zhì)阻擋放電（dbd）、滑動(dòng)弧放電（gad）以及微波放電（mw），其中dbd因其電場和電子分布均勻，放電呈微放電形式經(jīng)常被用于焦油的重整。dbd的介質(zhì)能限制電流無限增長，避免氣體完全擊穿而導(dǎo)致放電區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生局部火花放電或弧光放電。然而ntp的產(chǎn)物選擇性較低，副反應(yīng)較多。因此，將ntp與催化劑結(jié)合能定向轉(zhuǎn)化產(chǎn)物并且減少副反應(yīng)的發(fā)生。
2、常用于焦油低
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本專利技術(shù)提供一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔sapo-34催化劑及其制備方法和應(yīng)用，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中在低溫等離子體催化重整焦油過程中ni催化劑的反應(yīng)活性較低，對產(chǎn)物的選擇性也較差的技術(shù)問題。
2、本專利技術(shù)是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
3、一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔sapo-34催化劑的制備方法，包括以下步驟：
4、s1：將鋁源加入磷源的水溶解中，恒溫?cái)嚢韬螅鸬渭尤肽０鍎┖凸柙矗瑪嚢杌旌匣靹颍频们膀?qū)液；
5、s2：對所述前驅(qū)液進(jìn)行水熱反應(yīng)處理，并對產(chǎn)物進(jìn)行煅燒處理，制得原始sapo-34載體；
6、s3：將所述原始sapo-34載體置于有機(jī)酸溶液中，攪拌處理后，進(jìn)行干燥煅燒處理，制得酸處理后的sapo-34載體；
7、s4：將所述酸處理后的sapo-34載體加入ni(no3)2溶液中，充分?jǐn)嚢杌靹蚝螅稍锊⑦M(jìn)行熱處理，制得所述鎳負(fù)載的多級(jí)孔sapo-34催化劑。
8、優(yōu)選的，所述鋁源、磷源、硅源以及模板劑的摩爾比為(1~4):(1~6):(0.4~1.6):(4.5~6.9)。
9、優(yōu)選的，步驟s1中，將鋁源加入磷源的水溶解中，恒溫?cái)嚢钑r(shí)，溫度攪拌溫度為40~60℃，攪拌時(shí)間為1~4?h。
10、優(yōu)選的，步驟s2中，所述水熱反應(yīng)處理的溫度為150~200℃，時(shí)間為24~48?h。
11、優(yōu)選的，步驟s2中，所述煅燒處理的溫度為450~650℃，時(shí)間為4~8?h。
12、優(yōu)選的，步驟s3中，所述原始sapo-34載體與有機(jī)酸酸溶液的質(zhì)量比為(15~45):(1~5)。
13、優(yōu)選的，步驟s3中，攪拌處理過程中，溫度為50~90℃，時(shí)間為1~4?h。
14、優(yōu)選的，步驟s3中，煅燒處理過程中，溫度為400~600℃，時(shí)間為2~6?h。
15、一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔sapo-34催化劑，通過上述的方法制得，所述催化劑的微孔比表面積為110~170m2·g-1，介孔比表面積為70~140m2·g-1，微孔孔容為0.05~0.1cm3·g-1，介孔孔容為0.2~0.4cm3·g-1，平均孔徑為11~13nm。
16、上述的一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔sapo-34催化劑在耦合低溫等離子體進(jìn)行焦油重整中的應(yīng)用，在所述應(yīng)用過程中，當(dāng)放電功率為80w，氣體流量為500ml/min，反應(yīng)溫度為400℃時(shí)，苯的轉(zhuǎn)化率為95%~96%，氫氣選擇性為49%~53%，一氧化碳選擇性為18%~19%。
17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益的技術(shù)效果：
18、本專利技術(shù)公開一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔sapo-34催化劑的制備方法，該方法通過恒溫?cái)嚢琛⑺疅岱磻?yīng)和煅燒處理，制得結(jié)晶性能良好的原始sapo-34載體，然后通過有機(jī)酸溶液處理，一方面有機(jī)酸可以與sapo-34載體中的硅原子作用，去除載體中的硅原子，對原始sapo-34載體的表面酸性進(jìn)行處理，避免了在焦油重整過程中，c-h鍵的斷裂，析出氫氣后，造成積碳的產(chǎn)生，另外有機(jī)酸溶液處理還可對原始sapo-34載體的孔道結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理，使其結(jié)構(gòu)中形成多級(jí)的介孔以及大孔，擴(kuò)大的孔道結(jié)構(gòu)使得反應(yīng)物分子更容易接近催化劑的活性中心，同時(shí)產(chǎn)物分子也能更順暢地從孔道內(nèi)逸出，避免了二次反應(yīng)的發(fā)生和積炭的生成，有利于反應(yīng)物分子的擴(kuò)散和產(chǎn)物的脫附，有效提高了催化劑的反應(yīng)活性以及選擇性，有效提升了反應(yīng)的能效。
19、進(jìn)一步的，本專利技術(shù)的另一個(gè)專利技術(shù)點(diǎn)在于，所述鋁源、磷源、硅源以及模板劑的摩爾比為(1~4):(1~6):(0.4~1.6):(4.5~6.9)，首先，在此摩爾比范圍內(nèi)，可以得到結(jié)晶性良好的sapo-34，結(jié)晶性的優(yōu)劣決定了材料的微觀孔道結(jié)構(gòu)，因此，該比例有助于形成穩(wěn)定的催化劑結(jié)構(gòu)，減少在催化反應(yīng)過程中的結(jié)構(gòu)變化，從而提高催化劑的穩(wěn)定性和使用壽命；另外，鋁源、磷源和硅源的比例對sapo-34載體的酸性位點(diǎn)數(shù)量和分布有重要影響，通過調(diào)整這些原料的比例，可以調(diào)控催化劑表面的酸性位點(diǎn)數(shù)量和強(qiáng)度，從而優(yōu)化其催化性能。
20、進(jìn)一步的，本專利技術(shù)的另一個(gè)專利技術(shù)點(diǎn)在于，步驟s1中，將鋁源加入磷源的水溶解中，恒溫?cái)嚢钑r(shí)，溫度攪拌溫度為40~60℃，攪拌時(shí)間為1~4?h，首先，適當(dāng)?shù)臏囟瓤梢约铀黉X源和磷源在水中的溶解速度，使得反應(yīng)物分子能夠更充分地接觸和反應(yīng)，恒溫?cái)嚢栌兄诖龠M(jìn)鋁源和磷源之間的化學(xué)反應(yīng)，形成穩(wěn)定的化合物或中間產(chǎn)物，為后續(xù)步驟中的得到良好結(jié)晶性能的載體奠定基礎(chǔ)。長時(shí)間的攪拌可以確保鋁源和磷源在溶液中均勻混合，避免局部濃度過高或過低導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)不均勻。通過控制攪拌時(shí)間和溫度，可以影響后續(xù)晶化過程中sapo-34催化劑的孔道結(jié)構(gòu)和比表面積，適當(dāng)?shù)臄嚢钘l件有助于形成多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，提高催化劑的催化性能。
21、進(jìn)一步的，本專利技術(shù)的另一個(gè)專利技術(shù)點(diǎn)在于，步驟s2中，所述水熱反應(yīng)處理的溫度為150~200℃，時(shí)間為24~48?h，首先，在此溫度范圍內(nèi)，原料分子能夠獲得足夠的能量進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔SAPO-34催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔SAPO-34催化劑的制備方法，其特征在于，所述鋁源、磷源、硅源以及模板劑的摩爾比為(1~4):(1~6):(0.4~1.6):(4.5~6.9)。
3.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔SAPO-34催化劑的制備方法，其特征在于，步驟S1中，將鋁源加入磷源的水溶解中，恒溫?cái)嚢钑r(shí)，溫度攪拌溫度為40~60℃，攪拌時(shí)間為1~4?h。
4.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔SAPO-34催化劑的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述水熱反應(yīng)處理的溫度為150~200℃，時(shí)間為24~48?h。
5.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔SAPO-34催化劑的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述煅燒處理的溫度為450~650℃，時(shí)間為4~8?h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔SAPO-34催化劑的制備方法，其特征在于，步驟S3中，所述原始SAPO-34載體與有機(jī)酸酸溶液的質(zhì)量比
7.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔SAPO-34催化劑的制備方法，其特征在于，步驟S3中，攪拌處理過程中，溫度為50~90℃，時(shí)間為1~4?h。
8.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔SAPO-34催化劑的制備方法，其特征在于，步驟S3中，煅燒處理過程中，溫度為400~600℃，時(shí)間為2~6?h。
9.一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔SAPO-34催化劑，其特征在于，通過權(quán)利要求1~8中任意一項(xiàng)所述的方法制得，所述催化劑的微孔比表面積為110~170m2·g-1，介孔比表面積為70~140m2·g-1，微孔孔容為0.05~0.1cm3·g-1，介孔孔容為0.2~0.4cm3·g-1，平均孔徑為11~13nm。
10.權(quán)利要求9中所述的一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔SAPO-34催化劑在耦合低溫等離子體進(jìn)行焦油重整中的應(yīng)用，其特征在于，在所述應(yīng)用過程中，當(dāng)放電功率為80W，氣體流量為500mL/min，反應(yīng)溫度為400℃時(shí)，苯的轉(zhuǎn)化率為95%~96%，氫氣選擇性為49%~53%，一氧化碳選擇性為18%~19%。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔sapo-34催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔sapo-34催化劑的制備方法，其特征在于，所述鋁源、磷源、硅源以及模板劑的摩爾比為(1~4):(1~6):(0.4~1.6):(4.5~6.9)。
3.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔sapo-34催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s1中，將鋁源加入磷源的水溶解中，恒溫?cái)嚢钑r(shí)，溫度攪拌溫度為40~60℃，攪拌時(shí)間為1~4?h。
4.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔sapo-34催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述水熱反應(yīng)處理的溫度為150~200℃，時(shí)間為24~48?h。
5.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔sapo-34催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述煅燒處理的溫度為450~650℃，時(shí)間為4~8?h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳負(fù)載的多級(jí)孔sapo-34催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s3中，所述原始sapo-34載體與有機(jī)酸酸溶液的質(zhì)量比...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：常甜，胡錦超，肖明艷，張?zhí)?/a>，
申請(專利權(quán))人：陜西科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。