新型碳化硅載體的制備及其在甲烷二氧化碳重整中的性能研究.pdf

1、CH4和CO2兩種主要溫室氣體的大量排放，引起全球氣候變暖，從而造成一系列的影響。因此，合理控制和利用溫室氣體已刻不容緩。CH4-CO2重整制合成氣過(guò)程可以在緩解溫室效應(yīng)的同時(shí)獲得替代能源，對(duì)于促進(jìn)清潔能源生產(chǎn)和保護(hù)環(huán)境具有重要意義。
　　CH4-CO2重整反應(yīng)中廣泛研究的Ni基催化劑需要在較高溫度下進(jìn)行反應(yīng)，高溫帶來(lái)了高能耗，同時(shí)Ni基催化劑容易因金屬燒結(jié)和積碳失活較快，從而導(dǎo)致CH4-CO2重整反應(yīng)尚未工業(yè)化。SiC因具有導(dǎo)熱

2、性能好、化學(xué)穩(wěn)定性高、機(jī)械強(qiáng)度高以及強(qiáng)抗氧化性等性質(zhì)，用作催化劑載體在特定的反應(yīng)體系中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。因此，我們借助SiC研制相對(duì)低溫下活性高，同時(shí)具有抗金屬燒結(jié)和抗積碳能力的CH4-CO2重整催化劑。
　　本文采用鹵素抽提的方法對(duì)低比表面積的商業(yè)化SiC進(jìn)行表面處理，在SiC表面形成高比表面積的C層，即C-SiC材料。隨后對(duì)C-SiC進(jìn)行N原子的摻雜、CeO2和La2O3的添加，研究新型SiC載體的制備及其負(fù)載Ni制得的催

3、化劑在CH4-CO2重整反應(yīng)中的催化性能。同時(shí)采用掃描電子顯微鏡(SEM)、N2吸附、X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、熱重/差熱分析（TG/DTA）、氫氣程序升溫還原(H2-TPR)以及X射線光電子能譜(XPS)表征技術(shù)對(duì)催化劑進(jìn)行分析。本文所得主要結(jié)論如下:
　　1.商業(yè)化SiC經(jīng)表面處理制得的C-SiC和N-C-SiC比表面積增大。 SiC表面碳化的最佳時(shí)間為1h。N摻雜時(shí)間為1h，NH3與CCl4的比值為0.

4、375∶1時(shí)，制得的Ni/N-C-SiC-1-0.375∶1催化劑CH4-CO2重整性能最佳。
　　2.CH4-CO2重整反應(yīng)的催化活性順序?yàn)镹i/N-C-SiC-1-0.375∶1＞Ni/C-SiC-1＞Ni/SiC，XRD和TEM結(jié)果說(shuō)明這是由于C-SiC-1和N-C-SiC-1-0.375∶1載體上Ni分散度的提高; Ni/C-SiC-1和Ni/N-C-SiC-1-0.375∶1催化劑的穩(wěn)定性比Ni/SiC稍差，XRD、TE

5、M和TG表征發(fā)現(xiàn)是金屬燒結(jié)和積碳導(dǎo)致的。
　　3.采用共浸漬法制備CeO2改性的Ni/C-SiC-1催化劑。與Ni/C-SiC-1催化劑相比，Ni/20CeO2-C-SiC-1催化劑活性顯著提高，穩(wěn)定性更佳。XRD、TEM和XPS結(jié)果說(shuō)明Ni/20CeO2-C-SiC-1催化劑活性增加是由于Ni分散度的提高;XRD、TEM和TG/DTA表征發(fā)現(xiàn)Ni/20CeO2-C-SiC-1催化劑的積碳明顯減少，從而穩(wěn)定性更佳。H2-TPR結(jié)果