甲烷二氧化碳重整高效鈷基催化劑的設(shè)計(jì)及性能研究.pdf

1、甲烷二氧化碳(CH4-CO2)重整技術(shù)不僅能有效利用溫室氣體CO2和CH4，而且生成的合成氣（CO和H2）被用于甲醇等多種化工品的生產(chǎn)，因而具有重要意義，受到研究者的廣泛關(guān)注。該工藝目前仍未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用，主要技術(shù)瓶頸在于高性能催化劑的研發(fā)。
　　本課題首先制備不同載體的Co基催化劑，系統(tǒng)地考察了CH4-CO2重整Co基催化劑的載體效應(yīng)，篩選出了具有優(yōu)異催化性能的Co/Al2O3和Co/MgO催化劑。在此基礎(chǔ)上，分別制備了具

2、有LDHs結(jié)構(gòu)的Co-Mg(O)Al(Co-MgAl)催化劑體系和有序介孔結(jié)構(gòu)的Co-Al2O3催化劑體系，并研究了CH4-CO2重整Co基催化劑的構(gòu)-效關(guān)系。另一方面，通過X射線衍射(XRD)、熱重-差式掃描量熱法(TG-DSC)、氫氣程序升溫還原(H2-TPR)等表征技術(shù)分析催化劑的物相組成、物化性質(zhì)、形貌及積碳等，進(jìn)一步探索了CH4-CO2重整中Co基催化劑性能優(yōu)異的內(nèi)在原因。得到以下結(jié)論:
　　1.在金屬Co負(fù)載量為15w

3、t％、焙燒溫度為500℃的制備條件下，采用浸漬法制備的Co基催化劑CH4-CO2重整催化活性順序依次是:Co/Al2O3＞Co/MgO≈Co/CeO2＞Co/ZrO2，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，Co/Al2O3催化劑有更好的穩(wěn)定性。N2吸附、TEM和H2-TPR結(jié)果表明，這與Co/Al2O3高比表面積和強(qiáng)金屬-載體相互作用，使金屬Co顆粒的分散性得以提高有關(guān)。此外，TG-DSC結(jié)果表明Co/Al2O3仍存在少量積碳，而Co/MgO幾乎無積碳產(chǎn)生。

4、>　　2.通過恒定PH沉淀法，以10wt％Co負(fù)載量、600℃焙燒制備了Co-MgO-P、Co-Al2O3-P和具有LDHs結(jié)構(gòu)的Co-MgAl催化劑，并考察了其CH4-CO2重整催化性能。結(jié)果顯示，Co-MgAl催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的重整活性和穩(wěn)定性，而且未產(chǎn)生明顯的積碳。N2吸附和TEM等表明，具有LDHs的Co-MgAl催化劑比表面積高，金屬Co與MgAl載體作用力強(qiáng)，有利于提高金屬Co的分散度和抗積碳性。同時(shí)CO2-TPD顯示出Co

5、-MgAl的堿性強(qiáng)度高于Co-MgO-P，這也是該催化劑抗積碳性能佳的重要原因。
　　3.在10wt％Co負(fù)載量，600℃焙燒的制備條件下，分別以EISA一鍋法和常規(guī)浸漬法制備了有序介孔Co-Al2O3催化劑(Co-Al-E)和常規(guī)Co-Al2O3催化劑(Co-Al-C)，并比較了CH4-CO2重整催化活性的差異。結(jié)果顯示，Co-Al-E催化劑的CH4轉(zhuǎn)化率比Co-Al-C高約20％。小角XRD、TEM和N2吸附等結(jié)果表明，Co-