基于水滑石結(jié)構(gòu)Ni催化劑改性及CH4-CO2重整行為研究.pdf

1、綜合利用天然氣主要成分CH4和主要溫室氣體CO2制取合成氣長(zhǎng)期以來(lái)受到人們廣泛關(guān)注。催化劑是影響其能否實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。Ni基催化劑具有可媲美貴金屬的活性，而且來(lái)源廣、價(jià)格低，但在CH4-CO2重整過(guò)程易燒結(jié)、積炭而失活，其工業(yè)化應(yīng)用受到了限制。以水滑石為前軀體制備Ni基催化劑可有效降低活性組分顆粒大小、提高活性組分分散度、改善催化劑表面酸堿度，有利于提高催化劑活性、穩(wěn)定性與抗積炭性能。具有高比表面積的多孔炭催化劑，盡管在重整反應(yīng)中

2、活性低，但耐高溫、耐硫中毒等特點(diǎn)引起了人們的重視。提高催化劑的活性、穩(wěn)定性和抗積炭能力是研究的重點(diǎn)。
　　本論文基于Ni基催化劑具有活性高與炭催化劑耐高溫等特點(diǎn)，以[Ni,Mg,Al]-LDH為前軀體，采用等體積浸漬法制備炭-Ni/MgO-Al2O3復(fù)合催化劑，以期實(shí)現(xiàn)二者互補(bǔ)特性?？疾炝艘钥啡樘荚磿r(shí)，炭添加量、水滑石焙燒溫度對(duì)復(fù)合催化劑性能的影響。相關(guān)結(jié)果分析表明，炭的引入調(diào)節(jié)了活性組分Ni與載體間的相互作用，抑制活性金屬Ni

3、晶粒的燒結(jié)與團(tuán)聚，復(fù)合催化劑表現(xiàn)出較好的反應(yīng)活性和穩(wěn)定性。炭添加量為20%，水滑石預(yù)處理焙燒溫度為200℃條件下制備得到復(fù)合催化劑活性較優(yōu)。碳源種類會(huì)影響復(fù)合催化劑結(jié)構(gòu)、組成和催化性能。相比于單一金屬催化劑，復(fù)合催化劑表現(xiàn)出較高的反應(yīng)活性和H2/CO比。當(dāng)以糠醛為碳源時(shí)制備的復(fù)合催化劑具有較好的抗燒結(jié)能力，抗積炭能力提高程度較明顯。
　　基于水滑石具有層板陽(yáng)離子可調(diào)、層間柱撐陰離子可交換的特性，采用陰離子直接交換法對(duì)硝酸基[Ni,

4、Mg,Al]-LDH進(jìn)行改性，成功制得草酸插層水滑石?？疾觳菟崛芤簼舛葘?duì)水滑石結(jié)構(gòu)及制得催化劑的甲烷二氧化碳重整行為的影響。研究表明，水滑石層間陰離子被草酸根取代后仍保留水滑石結(jié)構(gòu)特征，但層間距增大。使用10%草酸溶液交換得到的插層水滑石樣品經(jīng)焙燒、還原得到的Ni/LDO-C2O4-10%催化劑具有較優(yōu)的活性、穩(wěn)定性，其抗積炭和抗燒結(jié)能力明顯增強(qiáng)。進(jìn)一步考察了NaOH溶液濃度對(duì)水滑石組成、結(jié)構(gòu)和CH4-CO2重整行為的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨