納米構(gòu)筑NI-ZrO2催化劑催化乙醇蒸汽重整制氫.pdf

1、氫氣作為一種潔凈高效的二次能源，為能源供給和環(huán)境保護(hù)提供了廣闊的發(fā)展空間。以生物質(zhì)制氫并與燃料電池相結(jié)合可以提供清潔高效的可再生能源，是傳統(tǒng)化石能源向新能源過(guò)渡的重要橋梁，也是推動(dòng)“氫能經(jīng)濟(jì)”發(fā)展的一大動(dòng)力。在各種生物質(zhì)制氫方法中，采用生物乙醇燃料重整制氫，具有原料低毒易處理、催化劑選擇范圍廣、氫氣產(chǎn)率高、系統(tǒng)效率高等特點(diǎn)，具有良好的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景。本文對(duì)乙醇蒸汽重整制氫鎳系催化劑進(jìn)行了研究，通過(guò)采用納米構(gòu)筑的方法，開(kāi)發(fā)高活性的Ni-Zr

2、O2系列催化劑。
　　 在Ni/ZrO2催化劑表面，乙醇蒸汽重整過(guò)程主要經(jīng)歷乙醇脫氫產(chǎn)生乙醛，乙醛分解產(chǎn)生甲烷和一氧化碳，隨后經(jīng)由甲烷重整反應(yīng)和水汽變換反應(yīng)兩個(gè)可逆反應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)確定最終產(chǎn)物的反應(yīng)歷程。
　　 Ni/ZrO2催化劑活性金屬及載體顆粒的尺度對(duì)催化劑反應(yīng)活性都有較大影響。通過(guò)減小催化劑活性金屬鎳顆粒的尺度或減小載體ZrO2顆粒的尺度，可以有效增強(qiáng)活性金屬與載體間的相互作用，增大活性金屬與載體之間的相互接觸面積，從而

3、提高催化劑的反應(yīng)活性和穩(wěn)定性。與單斜相氧化鋯相比，四方相氧化鋯具有較高的水汽變換反應(yīng)活性，也更有利于催化劑表面積炭的氧化脫除，從而提高催化劑的穩(wěn)定性。
　　 在氧化鋯載體中引入適量的Al2O3可以顯著提高催化劑的比表面積，促進(jìn)鎳金屬的分散，并增強(qiáng)活性金屬與載體間的相互作用。盡管引入Al2O3之后催化劑表面酸性增強(qiáng)，但在Al2O3含量較小的情況下，Ni/10AZ催化劑與Ni/ZrO2催化劑相比，在673～973 K下的反應(yīng)活性和穩(wěn)

4、定性都有顯著提升。
　　 N2物理吸附、TEM、EDX、HREEIs、XRD及H2-TPR等表征分析結(jié)果表明，采用納米構(gòu)筑法進(jìn)行鎳系催化劑的制備，可以進(jìn)一步豐富催化劑的孔道結(jié)構(gòu)，提高催化劑的比表面積，提高活性金屬的抗燒結(jié)能力，促進(jìn)活性金屬的分散，增強(qiáng)金屬與載體間的相互作用。采用納米NiO顆粒替代納米鎳金屬顆粒進(jìn)行納米構(gòu)筑鎳系催化劑的制備，有利于簡(jiǎn)化催化劑制備過(guò)程，并提高其環(huán)境友好特性。在進(jìn)行納米構(gòu)筑Ni-ZrO2催化劑的制備過(guò)程