介孔Ni-MgO催化劑上Ni納米粒子尺寸的調(diào)變及催化性能研究.pdf

1、活性組分粒子的尺寸調(diào)控，對(duì)設(shè)計(jì)和制備性能優(yōu)異的催化劑，提高催化劑的活性和穩(wěn)定性起著重要的作用。本文制備了一系列Ni基介孔MgO催化劑(Nix/MgO)，控制其活性組分Ni粒子的平均尺寸在3.6-8.8nm。利用N2吸附/脫附，H2-TPR，XRD，XPS和TEM對(duì)催化劑進(jìn)行了表征;考察了水蒸氣重整丁醇和丁醇混合物（丁醇-丙酮-乙醇=6/3/1，質(zhì)量比）制氫反應(yīng)中，催化劑活性組分的尺寸效應(yīng)及穩(wěn)定性。
　　結(jié)果表明，隨著Ni粒子尺寸的

2、增加，丁醇的轉(zhuǎn)化率逐漸增加，但氫氣的選擇性和產(chǎn)率與Ni粒子的尺寸呈現(xiàn)類火山型的關(guān)系。在兩個(gè)模型催化反應(yīng)系統(tǒng)中，Ni0.12/MgO催化劑展示了最好的催化性能。但是，Ni粒子的尺寸效應(yīng)在水蒸氣重整丁醇和丁醇-丙酮-乙醇的混合物中有所差異。特別在水蒸氣重整丁醇-丙酮-乙醇反應(yīng)中，Ni0.20/MgO(Ni粒子尺寸在～8.83nm)的催化性能甚至高于Ni0.08/MgO(Ni粒子尺寸在～4.87nm)催化劑。
　　介孔Nix/MgO催化

3、劑在丁醇和丁醇-丙酮-乙醇水蒸氣重整反應(yīng)中，催化性能差異的主要原因?yàn)?在Ni集合位點(diǎn)缺失的情況下，丁醇、丙酮和乙醇競(jìng)爭(zhēng)Ni活性位點(diǎn)，使其化學(xué)鍵斷裂。丙酮作為積碳反應(yīng)的前驅(qū)體，如果優(yōu)先吸附在有限數(shù)量的Ni集合位點(diǎn)上，不僅抑制了丁醇和乙醇分子與Ni活性位點(diǎn)的接觸，而且容易在催化劑表面產(chǎn)生積碳，導(dǎo)致催化劑活性降低，使反應(yīng)物和中間產(chǎn)物不能完全被重整。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，認(rèn)為:在Ni金屬粒子尺寸效應(yīng)中，反應(yīng)物分子的結(jié)構(gòu)，對(duì)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化以及產(chǎn)物的分布也起