以水滑石為前驅(qū)體制備Ni基催化劑用于焦?fàn)t煤氣甲烷化.pdf

1、隨著中國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對天然氣需求量日益增大，天然氣市場供不應(yīng)求，將焦?fàn)t煤氣甲烷化可以在一定程度上緩解這一緊張局面。甲烷化催化劑作為該工藝的重要環(huán)節(jié)，如何制備高活性、高選擇性、高穩(wěn)定性的甲烷化催化劑成為首要問題，該問題的解決具有重要的實(shí)際意義和廣闊的應(yīng)用前景。
　　本論文主要以水滑石為前驅(qū)體制備雙金屬以及雙載體催化劑，通過XRD、TPR、TG、BET、SEM、TEM、XPS等表征手段對催化劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，利用固定床反應(yīng)器，常壓下

2、通入質(zhì)量空速為15000mL·gcat-1·h-1、氣體組成為H2/CO/N2=3/1/1的原料氣，對催化劑性能進(jìn)行評價(jià)，同時(shí)在500和600℃下，反應(yīng)時(shí)間300h，考察了催化劑的穩(wěn)定性，進(jìn)而得到催化劑結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。本論文的主要研究成果如下:
　　首先，由于Ni-Co之間存在相互作用，該相互作用可以增強(qiáng)Ni-C鍵，削弱C-O鍵，使得吸附在催化劑表面的CO在較低溫度下即可活化參與反應(yīng)，所以Ni-Co雙金屬催化劑展現(xiàn)出優(yōu)異的低

3、溫催化性能，當(dāng)反應(yīng)溫度僅為250℃時(shí)，CO轉(zhuǎn)化率即可達(dá)到100％，相應(yīng)的CH4選擇性為90％。
　　其次，Ni-Co雙金屬催化劑具有優(yōu)異的抗燒結(jié)性能，催化劑在穩(wěn)定性測試前后，金屬顆粒尺寸穩(wěn)定，抗燒結(jié)性能提高的原因在于:介孔結(jié)構(gòu)的限域效應(yīng);TEM-EDS表征結(jié)果顯示，金屬顆粒包圍在無定型Al2O3載體中;通過XRD、TPR表征可以得出Co與載體有著強(qiáng)的相互作用，在較高溫度下，Ni-Co合金顆粒與載體在接觸面發(fā)生結(jié)構(gòu)重整，Co在接觸面

4、上大量富集，降低了接觸面的表面自由能，增強(qiáng)了合金顆粒與載體的相互作用，使得合金顆粒不能在催化劑表面遷移，進(jìn)而聚集長大發(fā)生燒結(jié)現(xiàn)象。
　　同時(shí)Ni-Co雙金屬催化劑還展現(xiàn)了良好抗積炭性能，這要?dú)w結(jié)于:合金顆粒較小且始終穩(wěn)定，不利于積炭形成;Co可以催化氧化表面積炭，促使積炭與副產(chǎn)物CO2或H2O反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镃O;積炭的形成是多個Ni原子的共同作用，Co的添加會稀釋Ni原子簇，使得Ni原子之間的相互作用減弱，進(jìn)而抑制積炭的生成。