甲烷化催化剂、制备方法及其应用
天然气是一种优质、清洁能源和高效碳氢资源。随着城市化进程的加快和人民生 活水平的提高，人们对天然气的需求呈快速增长势头。天然气供需出现了较大缺口。合成 天然气技术作为一种高碳能源向低碳、富氢能源转化的有效途径，具有良好的环境效益和 经济效益。同时，近年来，CO2排放增加导致全球气候变暖，将CO 2甲烷化不仅可以解决CO 2的 排放问题，而且可以合成出优质、洁净的能源，因此〇)2甲烷化反应引起了人们广泛的关注。 过去几十年中，Ni基催化剂作为活性最高的甲烷化非贵金属类催化剂已经得到广泛的研宄 专利CN102091629 A、CN 101773833 A等公开了镍基CO2甲烷化催化剂，但这种方法不仅需 要消耗较大的能量，而且在高温和较高水蒸气分压下催化剂的强度会下降，沉积在基体表 面的催化剂层也将出现侵蚀和脱落，而限制CO 2甲烷化催化剂的应用。
本发明所要解决的技术问题在于针对现有CO2甲烷化技术中CO 2甲烷化催化剂存在的不足，而提供一种在液相和低温条件下可实现CO2甲烷化的液相CO 2甲烷化催化剂、制备方法及其应用。液相CO2甲烷化催化剂，其特征在于：它包括两亲性离子液体和分散在两亲性离 子液体中的金属活性组分，所述金属活性组分在两亲性离子液体中以稳定胶体的状态存 在，粒径0. 5~20nm，形状为球形，其包括第一种金属活性组分和第二种金属活性组分，所 述的第一金属活性组分为镍，所述的第二金属活性组分为镧、铈、钌、镱、铑、钯、铂、钾、 镁中的一种或一种以上的混合，所述第一金属活性组分和第二金属活性组分的摩尔比为 10:0.1-2。液相CO2甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：在室温下将上 述金属活性组分的可溶性盐与两亲性离子液体分散于液体介质中，其中所述第一金属活性 组分的可溶性盐和第二金属活性组分的可溶性盐皆以金属离子计量，两者的摩尔比为10: 0. 1-2,得到金属活性组分的可溶性盐、两亲性离子液体的混合体系溶液，然后调节体系pH 到8-10,继续搅拌反应l-3h后，100-200°C、0. 1-4. OMpa以H2还原l-6h，最后离心后经过滤、 洗绦、干燥即得。
本发明针对CO2甲烷化反应强放热、热力学上低温有利的特点，基于离子液体提出 的液相〇) 2甲烷化催化剂可利用纳米金属粒子催化剂独特的结构和限域效应，实现对催化 剂催化活性、甲烷选择性和稳定性的调控，在液相和低温条件下实现CO 2的甲烷化。所述的液相CO2甲烷化催化剂中的金属活性组分粒径较小（0. 5-20nm)， 分布较窄，由于两亲性离子液体的稳定和保护作用可以使其均匀分散在离子液体介质中， 形成稳定的胶体，并在反应前后不会发生聚沉；反应后的催化剂易与产物甲烷和反应介质 分离，实现催化剂的回收和循环利用，应用前景广；所述的液相CO2甲烷化催化剂中使用的两亲性离子液体保护剂不仅可以 防止金属活性组分纳米粒子的聚集，而且可以将CO 2吸附到金属活性组分纳米粒子表面，提 高液相中催化活性中心表面CO2的浓度，有利于CO 2甲烷化的进行，在液相和100-200 °c低 温条件下可实现〇)2的甲烷化，具有很好的低温催化活性、甲烷选择性和较好的热稳定性； 适用于液相二氧化碳甲烷化反应，也避免了常规CO 2固载催化剂的催化剂层高温易脱落、活 性组分聚集长大而导致寿命缩短的问题，同时可大大节约工艺能耗，降低成本；制备方法简单易行，成本较低，易于推广。