一种超声波辅助浸渍法制备Ni基催化剂的方法与流程
本发明涉及一种负载型催化剂的制备方法，具体涉及一种超声波辅助浸渍法制备Ni基催化剂的方法，属于材料与化工领域。
背景技术：
在CO2催化还原中，负载型催化剂是研究最为广泛的催化剂，在CO2加氢制甲烷中催化性能好的催化剂有Rh、Ru、PD、Pt、Co、Mg、Ni等贵金属或非贵金属，常用的载体有ZrO2、CeO2、La2O3、γ-Al2O3、分子筛等。从反应性能和经济性考虑，Ni是较好的催化剂，但由于制备方法等原因，很难将Ni均匀地负载在载体上。主要方法有浸渍法、沉淀法、溶胶-凝胶法和离子交换法。工业上最常用的方法是浸渍法，又分为等体积浸渍法、过量浸渍法和多次浸渍法。浸渍法难以保证浸渍量；多次浸渍会导致工序复杂、成本增加； 等体积浸渍法由于浸渍液与载体的接触顺序不同，容易出现装填不均匀的情况，传统磁力/机械搅拌无法有效解决该问题，采用超声波分散机可以增加分散性，使金属装填更加均匀。
中国专利cn2.x提出加入柠檬酸、草酸、甘氨酸、乙二胺和尿素作为配位剂来提高镍基催化剂的稳定性和活性，该专利步骤多，增加了制备成本。中国专利cn2.5提出了一种超声浸渍制备催化剂的方法，该专利采用悬浮液抽滤，无法保证浸渍量。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种超声波辅助浸渍制备Ni基催化剂的方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种超声波辅助浸渍法制备Ni基催化剂的方法，其特征在于，包括：将Ni(NO3)26H2O溶解于去离子水中得到浸渍溶液，向浸渍溶液中加入载体，振摇5～30分钟，然后放入超声波分散机中进行超声波分散，超声波功率为50～150w，然后静置24～48小时，在110～180℃的干燥箱中干燥8～24小时，将所得产物放入菲涅尔炉中煅烧3～5小时，然后放入500～600℃的高温管式炉中，通入H2和Ar的混合气体，还原3～5小时，即得Ni基催化剂。
优选的，所述H2和Ar混合气体中H2和Ar的体积比为1:9。
优选的，所述Ni基催化剂以Ni(NO3)2·6H2O为Ni源，负载量为3～30％。
优选的，超声波时间为0.2~1h。
优选的，煅烧温度为350～500℃，升温速率为5～10℃/min。
优选的，还原温度为500～600℃。
优选地，通过实验滴定法测量血浆水的量。
优选的，所述载体为γ-Al2O3、ZrO2、CeO2、La2O3或γ-Al2O3。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用超声波分散机替代传统的磁力搅拌或机械搅拌，以Ni(NO3)26H2O为Ni前驱体，通过超声波分散机辅助等体积浸渍法制备Ni基催化剂，与本发明采用超声波辅助得到的催化剂相比，Ni与载体混合更加均匀，可以明显提高Ni的分散性，减小其晶粒尺寸，这对于提高金属Ni的利用效率，降低催化剂成本，提高CO2甲烷化效率具有重要的意义和应用价值，为制备均匀负载的CO2甲烷化负载型催化剂提供了一种新方法。
附图的简要说明
图1为超声波辅助浸渍法制备Ni基催化剂的流程图；
图中符号含义：
Ni(NO3)2·6H2O1、去离子水2、烧杯3、载体（如γ-Al2O3、ZrO2等）4、浸渍溶液5、超声波分散机6、干燥箱7、干燥样品8、马弗炉9、高温管式炉10、h211、ar12。
图2为实施例1所得样品Ni/γ-Al2O3的XRD图。
图3为实施例2所得样品Ni/Zro2的XRD图。
详细方法
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。应当理解，这些实施例仅用于说明本发明，并非旨在限制本发明的范围。另外，应当理解，在阅读本发明的内容后，本领域技术人员将能够对本发明做出各种变化或修改，这些等效形式也落在本申请所附权利要求所限定的范围内。
示例 1
如图1所示，将2.(NO3)2·6H2O1充分溶解于8.0ml去离子水2中，得到浸渍溶液5；将4.000gγ-Al2O3载体4加入到浸渍溶液5中，充分振摇10分钟。 ，然后放入超声波分散机6中在100W超声波分散15分钟，然后在室温下放置36小时，在110℃干燥箱7中干燥12小时，在马弗炉9中以5℃/min的升温速度升温至450℃，将得到的样品8煅烧3小时，在550℃的高温管式炉10中通入H211和Ar12的混合气体，H2与Ar的体积比为1:9，还原3小时，得到5g负载量为15％的Ni/MgO.γ-Al2O3催化剂。
示例 2
如图1所示，2.将(NO3)2·6H2O1充分溶解于1.2ml去离子水2中，得到浸渍溶液5；将0.0载体4加入到浸渍溶液5中，充分振摇15分钟，将产物放入超声波分散机6中，80W，分散10分钟，然后室温下放置48小时，放入干燥箱7中，180℃干燥8小时，放入马弗炉9中，以8℃/min的升温速率煅烧至450℃。 将所得样品8放入600℃高温管式炉10中，通入H211和Ar12的混合气体，H2与Ar的体积比为1∶9，还原3h，得到负载量为10％的Ni/ZrO2催化剂5g。
示例 3
如图1所示，将3.(NO3)2·6H2O1充分溶解于8.0ml去离子水2中，得到浸渍溶液5；将4.000g γ-Al2O3载体4加入到浸渍溶液5中，充分振摇20分钟，然后放入超声波分散机6中，50W，分散20分钟，室温下放置24小时，放入干燥箱7中，在110℃下干燥12小时，再放入马弗炉9中，以5℃/min的升温速度加热至500℃。 将得到的样品8煅烧3小时，在550℃高温管式炉10中通入H211和Ar12的混合气体，H2与Ar的体积比为1∶9，还原4小时，得到负载量为20％的Ni/MgO、γ-Al2O3催化剂5g。
示例 4
如图1所示，1.将(NO3)2·6H2O1充分溶解于8.0ml去离子水2中，得到浸渍溶液5；将4.000gγ-Al2O3载体4加入到浸渍溶液5中，充分振摇10分钟，然后放入超声波分散机6中在100W超声波分散15分钟，再在室温下放置36小时，放入干燥箱7中在110℃下干燥12小时，放入马弗炉9中以10℃/min的升温速率升温至450℃。 煅烧3h后将得到的样品8放入550℃的高温管式炉10中，通入H211和Ar12的混合气体，H2与Ar的体积比为1∶9，还原5h，得到负载量为10％的5g Ni/γ-Al2O3催化剂。
示例 5
如图1所示，将1.(NO3)2·6H2O1充分溶解于4.8ml去离子水2中，得到浸渍溶液5；将0.300g γ-Al2O3载体加入到浸渍溶液5中，充分振摇15分钟，然后放入超声波分散机6中以80W分散10分钟，室温下放置48小时，放入干燥箱7中以110℃干燥8小时，放入马弗炉9中以8℃/min的升温速率煅烧至450℃。 4h后将得到的样品8在550℃下用H211和Ar12的混合气体还原3h，其中H2和Ar的体积比为1∶9，得到3g负载量为10％的Ni/γ-Al2O3催化剂。
以上所述仅为本发明的实施例，并不限制本发明的专利范围，凡利用本发明的描述所作的等效结构或等效工艺变换，或直接或间接地运用在其他相关技术领域中，均应同样适用，均涵盖于本发明的专利保护范围。
技术特点：
技术摘要
本发明提供了一种超声辅助浸渍法制备Ni基催化剂的方法，其特征在于包括：将Ni(NO3)26H2O溶解于去离子水中得到浸渍溶液，向浸渍溶液中加入载体，振摇5～30min。然后将产物放入超声波分散机中进行超声分散，超声功率为50～150W，然后静置24～48h，在110～180℃的干燥箱中干燥8～24h，将所得产物放入马弗炉中煅烧～5h，然后放入500～600℃的高温管式炉中，通入H2和Ar的混合气体，还原3～5h，得到Ni基催化剂。与传统浸渍技术相比，本发明采用超声辅助得到的催化剂可以明显提高Ni的分散性，减小其晶粒尺寸。
技术研发人员：郭德同； 丁红雷； 潘彦兴; 周琪; 潘卫国; 吴少飞; 贾鹏耀
受保护技术用户：上海电力大学
技术开发日：2019.03.01
技术发布日期：2019.05.17