用于水煤氣變換反應(yīng)的Ni-Ce-M-O(M=La，Zr)催化劑研究.pdf

1、目前能源危機(jī)不僅影響國家的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展，而且涉及到人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，同時還嚴(yán)重影響著國家的能源安全。氫能是一種很好的替代能源，并且燃料電池制氫系統(tǒng)具有高效、可靠、靈活、低污染、操作性能優(yōu)良等特點(diǎn)，而且燃燒過程不產(chǎn)生任何環(huán)境污染物，使氫成為真正最清潔的燃料，所以各國都在大力開發(fā)氫燃料電池技術(shù)。從而使得水煤氣變換反應(yīng)(WGS)作為燃料電池制氫系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)重新受到廣泛關(guān)注。鎳鈰基氧化物催化劑對高溫水煤氣變換具有高活性，但選擇性較

2、差。本工作希望能夠通過制備出表面高分散NiO的催化劑，增強(qiáng)活性組分與載體的作用力，實現(xiàn)催化劑的高活性和良好的選擇性。
　　 采用檸檬酸絡(luò)合法制備了Ni-Ce-La-O催化劑用于WGS反應(yīng)，考察了制備條件(制備方法、焙燒溫度、鎳含量、鑭含量)和反應(yīng)條件對催化性能的影響。研究結(jié)果顯示Ni-Ce0.7La0.3O2-x催化劑中，載體表面的NiO還原出來的Ni0是水煤氣變換反應(yīng)的關(guān)鍵活性中心，這部分鎳物種的晶粒小，與載體的作用力較強(qiáng)；L

3、a-Ce固溶體的形成雖然對催化劑的氧空位貢獻(xiàn)很小，而且也阻礙了鎳進(jìn)入二氧化鈰晶格形成氧空位能力和表面Ce4+的還原能力，但是它增強(qiáng)了表面NiO與載體之間的作用力，使得表面NiO不容易發(fā)生聚集(XRD譜圖)，從而改善了催化劑的活性、選擇性。檸檬酸和乙二醇的含量對催化劑的活性影響較大，適當(dāng)含量可以增強(qiáng)催化劑的選擇性。
　　 采用檸檬酸絡(luò)合法制備了Ni-Ce-Zr-O催化劑用于WSG反應(yīng)，考察了制備條件和反應(yīng)條件對催化性能的影響。Zr

4、的摻雜促進(jìn)了二氧化鈰的還原，且具有增強(qiáng)Ni進(jìn)入CeO2晶格形成氧空位的能力，使得體相的Ni更不容易析出；焙燒溫度和Ce-Zr固溶體的結(jié)構(gòu)對催化劑的選擇性有很大影響，立方相有助于增強(qiáng)催化劑的選擇性。
　　 比較了Ni-Ce-La-O、Ni-Ce-Zr-O催化劑的結(jié)構(gòu)和性能，結(jié)果表明Zr或La的添加均有效地提高了NiO的分散度。Ni-Ce-Zr催化劑上的鎳更容易發(fā)生聚集；La的摻雜，會阻礙Ni進(jìn)入氧化鈰晶格形成氧空位，而Zr恰恰相反