甲烷部分氧化制合成氣Ni-Ce-,x-Zr-,1-x-O-,2-催化劑的研究.pdf

1、甲烷部分氧化制合成氣具有設(shè)備投資少、反應(yīng)器體積小、能耗低、生成H2和CO的摩爾比接近2等優(yōu)點，適合甲醇合成及費托合成反應(yīng)。因此，該反應(yīng)受到人們的廣泛重視。 本文結(jié)合課題組前期工作，主要從甲烷部分氧化催化劑的制備、工藝條件及催化劑表面狀態(tài)等幾方面進行了研究。 催化劑采用聚乙二醇為分散劑；以硝酸鹽溶液浸漬方式添加第一助劑CeO2及第二助劑ZrO2，并通過TG-MS、TPR等手段，對催化劑的制備條件進行了考察，確定了催化劑適宜

2、的制備條件為空氣氣氛500℃焙燒2h，10％氫-90％氮混合氣氛下500℃還原1h，氮氣保護下1000℃燒結(jié)1h。 論文對添加第二助劑ZrO2后的Ni-CexZr1-xO2催化劑進行了活性評價，并通過XRD、BET等表征方法分析了不同x值對催化劑晶相結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)的影響。分析表明，第二助劑ZrO2的加入，能與CeO2形成固溶體，改善了催化劑儲氧移氧的能力。適宜的x值為0.8，此反應(yīng)后最佳工藝條件為進料摩爾比CH4/O2=2.0、

3、反應(yīng)溫度930℃、空速1.4×105h-1。在上述條件下，CH4轉(zhuǎn)化率98％，H2和CO選擇性分別為93％和98％，產(chǎn)物中H2/CO摩爾比為1.9。 論文采用TPSR-MS技術(shù)研究了純Ni、Ni-CeO2和Ni-CeZr1-xO2催化劑表面狀態(tài)對催化劑甲烷部分氧化性能的影響。結(jié)果表明，在反應(yīng)溫度下，還原態(tài)Ni物種是CH4解離的活性中心；助劑CeO2和ZrO2的加入能明顯改善催化劑表面的性質(zhì)，促進CH4的轉(zhuǎn)化；催化劑表面氧物種的存