CH-,4--CO-,2-重整反應(yīng)鎳基催化劑上積碳機理研究.pdf

1、CH<,4>／CO<,2>重整制合成氣過程中的積碳問題一直懸而未決，使CH<,4>／CO<,2>重整反應(yīng)的工業(yè)化很難實現(xiàn)。近年來關(guān)于CH<,4>／CO<,2>重整催化劑上的積碳機理研究引起了人們的廣泛興趣。本論文的主要目的就是選擇一個活性、選擇性較高的催化劑體系，對其積碳規(guī)律和積碳機理進行研究，再通過催化劑設(shè)計和反應(yīng)條件的優(yōu)化使該催化反應(yīng)能達到一個積碳消碳相平衡的過程，抑制使催化劑活性下降的惰性碳物種的產(chǎn)生。 本論文對比了不同合

2、成方法合成載體，不同催化劑合成方法以及不同助劑組分等對催化反應(yīng)活性穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明以干法合成的納米介孔ZrO<,2>為載體，以CeO<,2>作為助劑組分，采用分步浸漬法合成的Ni-CeO<,2>／ZrO<,2>催化劑體系具有較高的反應(yīng)活性和穩(wěn)定性。這主要是因為納米介孔ZrO<,2>具有較高的比表面積、發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)勾，有利于活性組分的分散，由于納米材料的納米尺度效應(yīng)，對催化劑的活性有一定的促進作用，分步浸漬有利于活性組分在催化劑表

3、面與孔道中的分布，CeO<,2>的引入增強了催化劑的氧轉(zhuǎn)移能力，提高了催化劑的抗積碳性能。 對優(yōu)選出的Ni-CeO<,2>／ZrO<,2>催化劑體系進行了積碳規(guī)律和積碳機 理的研究，通過TG-DTA、SEM、TEM（EDS）等手段對反應(yīng)后催化劑上的碳物種進行表征，發(fā)現(xiàn)在該實驗條件下反應(yīng)后Ni-CeO<,2>/ZrO<,2>催化劑上主要有兩種積碳形態(tài)──無定型碳和管狀碳，積碳的形態(tài)受動力學(xué)控制，與碳的來源沒有直接的關(guān)系；碳

4、管的生長機理包括兩部分，頂端生長機理和底部生長機理，碳管的生長機理與碳源、活性組分與載體間的相互作用有著密切的關(guān)系：實驗中還發(fā)現(xiàn)納米碳管的頂端是Ni晶粒，而碳管中間的物質(zhì)是催化劑顆粒，這可能是由于催化劑載體的納米效應(yīng)和介孔效應(yīng)引起的；研究還發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致催化劑活性下降的碳物種主要是管狀碳，通過對催化劑體系的設(shè)計和反應(yīng)條件的優(yōu)化可以抑制管狀碳的產(chǎn)生，如添加助劑組分，適當(dāng)提高反應(yīng)溫度，改變進料組成等方式使催化劑上的活性碳物種能夠及時被氧化或還原消