高效鎳基催化劑的制備及其在CO甲烷化反應(yīng)中的催化性能研究.pdf

1、鎳基催化劑相比貴金屬催化劑而言價格低廉、來源廣泛，比其他過渡金屬催化劑活性較高，在甲烷干氣重整、甲烷部分氧化、CO甲烷化等反應(yīng)中得到了廣泛的研究，并且在水煤氣變換、甲烷水蒸氣重整反應(yīng)中得到了工業(yè)應(yīng)用。但是，鎳基催化劑在含有CO和CH4的體系中容易因積碳而失活，并且在高溫下容易發(fā)生燒結(jié)，因而穩(wěn)定性不好。如何對鎳基催化劑進(jìn)行改性制備以提高其抗積碳和抗燒結(jié)性能一直是鎳基催化劑的研究熱點(diǎn)、難點(diǎn)問題之一。本文首先通過氨水配位浸漬制備了鎳基催化劑，

2、探究了在氨水配位浸漬制備過程中特殊鎳鹽前驅(qū)體對催化劑結(jié)構(gòu)和性能的影響。在此基礎(chǔ)上采用介質(zhì)阻擋放電(DBD)等離子體強(qiáng)化了氨水浸漬催化劑的制備過程，對制備的催化劑進(jìn)行了TPR、XRD、XPS、TEM等表征，深入探討了氨水浸漬和等離子體處理對鎳基催化劑粒徑、分散度、金屬和載體之間的相互作用、鎳晶體結(jié)構(gòu)的影響，并將其應(yīng)用于CO甲烷化反應(yīng)中考察了其催化性能，并且初步探討了等離子體強(qiáng)化制備過程中改善催化劑結(jié)構(gòu)的原因。結(jié)果表明:
　　氨水配位

3、浸漬過程中會形成鎳氨絡(luò)合物和層狀硅酸鎳，這些特殊結(jié)構(gòu)的鎳鹽前驅(qū)體能夠有效改善鎳在載體表面的分散情況，并且可以顯著增強(qiáng)鎳與載體之間的相互作用。通過與常規(guī)催化劑進(jìn)行對比可以發(fā)現(xiàn)，氨水浸漬制備的催化劑粒徑更小、分散性更好、金屬與載體之間的相互作用更強(qiáng)，在甲烷化反應(yīng)中活性更好，在穩(wěn)定性反應(yīng)中表現(xiàn)出較高的抗積碳和抗燒結(jié)性能。
　　等離子體強(qiáng)化制備提高了鎳基催化劑的活性和穩(wěn)定性。XRD、TEM表征發(fā)現(xiàn)，DBD處理減小了鎳基催化劑的粒徑、改善了

4、鎳的分散情況、增大了Ni(111)晶面的含量。H2-TPR表征發(fā)現(xiàn)，DBD處理增強(qiáng)了金屬與載體之間的相互作用。XPS結(jié)果表明，DBD處理增加了催化劑表面鎳的含量。高分散的小顆?；钚枣囄锓N有利于CO甲烷化反應(yīng)的進(jìn)行;強(qiáng)的金屬載體相互作用實(shí)現(xiàn)了鎳的抗燒結(jié);Ni顆粒粒徑小和表面缺陷位少與鎳基催化劑較強(qiáng)的抗積碳性能密切相關(guān)。
　　這些結(jié)論說明，氨水浸漬和介質(zhì)阻擋放電等離子體相結(jié)合制備催化劑是一種能夠有效提高鎳基催化劑活性和穩(wěn)定性的催化劑制