中孔鎳基催化材料調(diào)控制備及在CH4-CO2重整反應(yīng)中的性能研究.pdf

1、近年來，利用甲烷化學(xué)重整技術(shù)制備用途廣泛的合成氣（H2/CO）成為熱點(diǎn)課題之一。目前較新的重整技術(shù)是CH4/CO2重整（DRM），該反應(yīng)是將兩種溫室氣體CH4和CO2轉(zhuǎn)變成H2/CO摩爾比低于1的合成氣。但CH4/CO2重整還沒有工業(yè)化，主要是因?yàn)樗玫拇呋瘎┻€不能適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的需要，容易失去活性。本論文設(shè)計制備了兩種摻雜助劑的鎳基催化劑，通過表征討論它們的結(jié)構(gòu)特性與催化活性的關(guān)系,并應(yīng)用于CH4/CO2重整反應(yīng)考察其活性，得出了以下一

2、些結(jié)論:
　　1.采用溶膠凝膠法制備不同釔摻雜量的鎳基催化劑（0-9％Y-NiO/SBA-15）。運(yùn)用多種表征手段研究了催化劑的結(jié)構(gòu)性質(zhì)。XRD、TEM、UV、XPS的表征結(jié)果證實(shí)Ni粒子在載體SBA-15的介孔孔道中高度分散。TEM、BET、FT-IR表征結(jié)果表明Y-NiO/SBA-15催化劑的介孔結(jié)構(gòu)在DRM反應(yīng)中保持完整；TPR、UV、XPS表征結(jié)果表明由于Y2O3的加入，催化劑中的鎳粒子與載體之間存在強(qiáng)的相互作用；TG、X

3、PS表征結(jié)果表明在每種催化劑上的沉積碳的類型和數(shù)量不同。因?yàn)榫哂懈弑缺砻娣e、高鎳粒子分散性和低碳沉積，9%Y-NiO/SBA-15表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性。
　　2.采用溶膠凝膠法制備多種鋯摻雜鎳基催化劑（0-9% Zr-NiO/SBA-15）。應(yīng)用多種表征手段研究催化劑的結(jié)構(gòu)性質(zhì)。鋯的摻雜促進(jìn)了活性金屬氧化物粒子均勻地分散在催化劑表面，并與催化劑表面的HO-Si鍵結(jié)合形成Ni-O-Si鍵，使還原后的鎳粒子分散均勻。避免了活性金屬粒子

4、的燒結(jié)和團(tuán)聚，促進(jìn)了催化劑的催化活性和穩(wěn)定性。通過CH4/CO2重整實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，9%Zr-NiO/SBA-15的催化劑活性最高，甲烷轉(zhuǎn)化率達(dá)到89%。
　　3.添加助劑可以提高催化劑的催化能力，改善載體性質(zhì)也可以提高催化劑的催化能力。在本論文中，嘗試制備作為載體的新型介孔材料，對制備工藝進(jìn)行了初步的探索。由SBA-15制備CMK-3，再由CMK-3制備具有介孔結(jié)構(gòu)的金屬氧化物骨架。通過實(shí)驗(yàn)表明，控制催化劑煅燒溫度特別重要。否則煅燒過