甲烷催化轉(zhuǎn)化制合成氣鎳基催化劑的研究.pdf

1、甲烷二氧化碳重整和甲烷部分氧化制合成氣是甲烷利用的兩條有效途徑.該論文針對這兩條途徑,分別設(shè)計和制備了Ni/MgO和NiO/γ-Al<,2>O<,3>兩種體系的催化劑,采用BET、XRD、TPR、TEM、TG、XPS、脈沖色譜技術(shù)及活性評價等研究方法,分別對催化劑的物化性質(zhì)和催化性能進行了較為系統(tǒng)深入的研究.研究結(jié)果表明,沉淀劑種類對用共沉淀法制備的Ni/MgO體系催化劑的物化性質(zhì)和甲烷二氧化碳重整反應(yīng)催化性能有顯著影響.以氫氧化鉀為沉

2、淀劑制得的Ni/MgO催化劑與以碳酸鉀為沉淀劑制得的催化劑相比,具有較大的比表面和較小的Ni-Mg固溶體晶粒度,還原后催化劑的鎳晶粒度也較小;在CH<,4>-CO<,2>重整反應(yīng)中呈現(xiàn)了較高的活性和選擇性,經(jīng)反應(yīng)7h后催化劑無明顯積碳現(xiàn)象.稀土助劑La<,2>O<,3>、CeO<,2>對Ni/MgO催化劑有一定的改性效果.所得催化劑NLM、NCM具有較大比表面和較小鎳晶粒度,以NCM中鎳物種的還原性能改善尤為明顯.兩種助劑的加入均明顯改

3、善了Ni/MgO催化劑對CH<,4>-CO<,2>重整反應(yīng)的催化性能,La<,2>O<,3>主要作為結(jié)構(gòu)助劑增強了催化劑的抗燒結(jié)能力,而CeO<,2>主要作為電子助劑改善了催化劑的抗積碳性能.La<,2>O<,3>和CeO<,2>均可以提高CO<,2>的活化能力和消除積碳的能力,以CeO<,2>的作用更為突出.對于甲烷部分氧化反應(yīng)而言,MgO助劑對NiO/γ-Al<,2>O<,3>體系催化劑有明顯的改性效果.MgO的加入減少了NiAl<

4、,2>O<,4>尖晶石的生成,有利于形成Ni-Mg固溶體,促進NiO在載體上的分散,從而提高了催化反應(yīng)性能.MgO含量為7wt.％的NiO/MgO-γ-Al<,2>O<,3>催化劑的效果較好.CeO<,2>、MO復(fù)合助劑對NiO/MgO-γ-Al<,2>O<,3>催化劑有明顯的改良效果.在CeO<,2>、MO助劑共改性的催化劑NiO/CeO<,2>-MO-MgO-γ-Al<,2>O<,3>中,處于最佳配比(CeO<,2>/MO=4:1)

5、的CeO<,2>和MO之間存在明顯的協(xié)同作用,它促進了NiO的分散,減小了鎳晶粒度,提高了系統(tǒng)儲存和釋放氧的能力,提高了CH<,4>轉(zhuǎn)化率,并保持了CO的高選擇性.助劑含量對NiO/CeO<,2>-MO-MgO-γ-Al<,2>O<,3>催化劑也有明顯影響,助劑含量過高,NiO的分散性變差,CeO<,2>在表面的聚集明顯,促進了副反應(yīng)水煤氣變換的進行,降低了CO的選擇性.在最佳CeO<,2>、MO配比(CeO<,2>/MO=4:1)和助