Ni-CeO-,2-催化劑上水煤氣變換和逆水煤氣變換反應(yīng)的研究.pdf

1、本論文采用不同方法制備了系列Ni-CeO2催化劑，并考察了各催化劑上的高溫水煤氣變換（WGS）及逆水煤氣變換（RWGS）反應(yīng)性能，同時(shí)結(jié)合各種表征手段研究了制備方法、催化劑的組成、氧化還原性質(zhì)及反應(yīng)條件與反應(yīng)性能的關(guān)系，并對(duì)催化劑的活性中心性質(zhì)進(jìn)行了探討。主要結(jié)果如下： 考察了M-CeO2（M=Fe、Co、Ni、Zn）催化劑的逆水煤氣變換反應(yīng)性能，其中Ni-CeO2具有最佳的反應(yīng)性能。采用共沉淀法制備了不同鎳含量的Ni-CeO2

2、催化劑，測(cè)試了催化劑上逆水煤氣變換反應(yīng)的性能。結(jié)果表明：2％ Ni-CeO2催化劑具有較高的活性和選擇性。采用TG-DTA、BET、XRD、TEM和H2-TPR等技術(shù)對(duì)催化劑進(jìn)行表征，結(jié)果表明，Ni-CeO2催化劑中，鎳物種以三種狀態(tài)存在：進(jìn)入CeO2晶格的鎳離子，高分散的氧化鎳和大顆粒的氧化鎳。鎳離子進(jìn)入CeO2晶格形成CexNi1-xO2固溶體導(dǎo)致CeO2晶格中產(chǎn)生氧空位。低鎳含量時(shí)（≤2％Ni），鎳物種主要以進(jìn)入CeO2晶格中的鎳

3、離子和高分散的氧化鎳形式存在；高鎳含量時(shí)（≥5％Ni），鎳物種以三種形式存在，主要以大顆粒氧化鎳形式存在。關(guān)聯(lián)催化劑表征結(jié)果和性能測(cè)試數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)氧空位和高分散的鎳，是逆水煤氣變換反應(yīng)的主要活性中心；大顆粒的鎳是甲烷化反應(yīng)的主要活性中心。 利用Ni-CeO2催化劑表面高分散的NiO和大顆粒的NiO物種能夠溶解于硝酸溶液這個(gè)特點(diǎn)，用共沉淀-酸處理法制備Ni-CeO2催化劑，用于重整氣中的高溫水煤氣變換反應(yīng)。共沉淀-酸處理法制備的10

4、％Ni-CeO2催化劑，具有較高的水煤氣變換反應(yīng)活性和選擇性。采用H2-TPR和XRD對(duì)催化劑進(jìn)行表征，結(jié)果表明：進(jìn)入CeO2晶格中的鎳離子形成的氧空位是水煤氣變換反應(yīng)的主要活性中心。 制備方法以及制備條件之中的沉淀劑種類、焙燒溫度及鎳含量等對(duì)Ni-CeO2催化劑結(jié)構(gòu)、氧化還原性質(zhì)及WGS/RWGS反應(yīng)活性有很大影響。采用NaOH和Na2CO3組成的混合沉淀劑（Na2CO3：NaOH=1：1），共沉淀法制備催化劑，有利于CexN