高活性抗積碳新型燒綠石負(fù)載Ni催化劑用于甲烷重整制氫.pdf

1、[鍵入文字]分類號(hào)：密級(jí)：UDC：學(xué)號(hào)：405504112069南昌大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文高活性抗積碳新型燒綠石負(fù)載高活性抗積碳新型燒綠石負(fù)載Ni催化劑用于甲催化劑用于甲烷重整制氫烷重整制氫NovelActiveCokeResistantPyrochlesupptedNiCatalystsfCH4RefmingfH2Production馬友河培養(yǎng)單位（院、系）：化學(xué)學(xué)院指導(dǎo)教師姓名、職稱：王翔教授申請(qǐng)學(xué)位的學(xué)科門類：工學(xué)學(xué)科專業(yè)名稱：工

2、業(yè)催化論文答辯日期：2015年月日答辯委員會(huì)主席：評(píng)閱人：2015年月日摘要I摘要隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染等全球性問(wèn)題的日益突出，尋找綠色新能源迫在眉睫。氫氣做為一種清潔能源，是化石燃料的良好替代品。目前，低碳烴水蒸汽重整是高效制氫的方法，且已大規(guī)模工業(yè)化。其中天然氣儲(chǔ)量豐富，為大規(guī)模天然氣水蒸汽重整制氫提供了保障。為提高制氫效率，降低氫氣價(jià)格以利于其作為綠色能源推廣，仍有待于開(kāi)發(fā)具有更高活性和抗積碳性能的催化劑。燒綠石的通式為A2B2O

3、7，用作甲烷氧化偶聯(lián)催化劑表現(xiàn)出高的化學(xué)穩(wěn)定性和催化活性。并且，B位被貴金屬離子取代的燒綠石已被用作干氣重整催化劑，但鮮見(jiàn)燒綠石型化合物用做Ni的載體制備重整制氫催化劑。本文以燒綠石做為載體負(fù)載Ni，并結(jié)合DBD等離子體處理方法，使得催化劑的活性、抗積碳性能和穩(wěn)定性得到提高。本文首先通過(guò)共沉淀方法制備了兩種不同B位元素的燒綠石—La2Sn2O7和La2Zr2O7，并負(fù)載Ni用于甲烷水蒸氣重整反應(yīng)。與傳統(tǒng)的NiAl2O3催化劑相比，NiL

4、a2Sn2O7和NiLa2Zr2O7都表現(xiàn)出了良好的抗積碳性能。但La2Sn2O7的活性非常的低，而La2Zr2O7則表現(xiàn)出很高的活性。TGADSC和SEM結(jié)果證明在Ni?Al2O3表面發(fā)生了嚴(yán)重的積碳，但是在以燒綠石為載體的催化劑表面未發(fā)現(xiàn)積碳。這說(shuō)明以燒綠石為載體的Ni基催化劑具有強(qiáng)的抗積碳性能。XRD分析表明，還原后和使用后的NiLa2Sn2O7中存在Ni3Sn2和Ni3Sn合金相。該合金的存在雖然可以有效抑制催化劑表面積碳，但會(huì)

5、導(dǎo)致Ni活性中心失活，因此使催化劑活性降低。與Ni?Al2O3相比，NiLa2Zr2O7催化劑中Ni晶粒更小，因此可以維持較高的活性。同時(shí)，F(xiàn)TIR結(jié)果表明在NiLa2Zr2O7催化劑表面形成了大量La2O2CO3物種，可以有效抑制積碳的形成。其次通過(guò)介質(zhì)阻擋放電（DBD）方法，以不同氣氛做為等離子體激發(fā)源對(duì)溶膠凝膠法制備了的NiLa2Zr2O7催化劑進(jìn)行處理，并用于甲烷干氣重整反應(yīng)。同未經(jīng)等離子體處理的催化劑相比，經(jīng)過(guò)DBD處理后的催