新型鎳基甲烷水蒸氣-二氧化碳雙重整催化劑的制備與性能研究.pdf

1、甲烷經(jīng)水蒸氣-二氧化碳雙重整反應(yīng)制合成氣反應(yīng)同時利用了甲烷和二氧化碳這兩種主要的溫室氣體為原料，減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)的同時，還可以通過與Ficher-Tropsch合成反應(yīng)聯(lián)合來制備清潔人工燃料，以緩解能源危機(jī)。目前，甲烷重整催化劑包括貴金屬和非貴金屬催化劑。盡管貴金屬催化劑在催化活性與抗積碳失活方面有著巨大優(yōu)勢，但是，由于其價格昂貴、資源有限，限制了此類催化劑的發(fā)展和應(yīng)用。非貴金屬Ni基催化劑具有和貴金屬催化劑可比的高的催化活性，且Ni基催化

2、劑價格低廉、儲量豐富。這些優(yōu)點使得Ni基催化劑成為甲烷重整反應(yīng)主要的研究方向。但是，Ni基催化劑存在積碳失活嚴(yán)重、高溫?zé)Y(jié)等問題。因此，迫切需要開展新型抗積碳、抗燒結(jié)Ni基甲烷重整催化劑的研究。這對緩解石油能源危機(jī)和能源的多樣化具有重要意義。
　　本論文研究了埃洛石衍生的硅鋁復(fù)合氧化物載體的制備溫度對擔(dān)載Ni催化劑性能的影響、ZrO2載體的礦化劑對Ni/ZrO2催化劑催化性能的影響以及Ni-Mo2C/ZrO2催化劑制備方法對Ni基

3、催化劑甲烷雙重整催化性能的影響。并通過CO化學(xué)吸附、X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、透射電子顯微鏡(TEM)、H2程序升溫還原(H2-TPR)、N2物理吸附-脫附(BET)和熱重量分析(TGA)等多種表征手段來揭示催化劑的構(gòu)效關(guān)系。得到的主要研究結(jié)果如下:
　　1)研究了天然埃洛石衍生的硅鋁復(fù)合氧化物(SA-H)載體的焙燒溫度對載鎳催化劑甲烷水蒸氣-二氧化碳雙重整催化性能的影響。發(fā)現(xiàn)，1000℃焙燒制備的硅鋁納米

4、棒載Ni催化劑具有高的Ni分散度，從而具有高的催化活性。強(qiáng)的金屬-載體相互作用提高了催化劑的抗積碳和抗燒結(jié)性能，從而具有高的催化穩(wěn)定性。
　　2)研究了ZrO2載體礦化劑的種類和用量對載體紋理特征及其載鎳催化劑的特征和甲烷水蒸氣-二氧化碳雙重整反應(yīng)催化性能的影響。發(fā)現(xiàn)，適量乙酸鈉作為礦化劑制備的ZrO2載體擔(dān)載的催化劑Ni/ZrO2(SAc0.5)，具有小的Ni晶粒尺寸，從而增強(qiáng)了金屬-載體相互作用，進(jìn)而獲得了高活性和高抗燒結(jié)、抗