改性膨潤(rùn)土負(fù)載鎳催化二氧化碳甲烷化反應(yīng).pdf

1、膨潤(rùn)土是一種以蒙脫石為主要組分的粘土類礦物,屬于2:1層狀硅酸鋁鹽。膨潤(rùn)土具有陽(yáng)離子交換性、膨脹性和吸附性的特點(diǎn)。根據(jù)膨潤(rùn)土的這些特點(diǎn),利用其層間離子的交換性,可以對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行改性。而通過對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行酸化、堿化或交聯(lián)等改性,膨潤(rùn)土具有更高的熱穩(wěn)定性、更大的比表面積和獨(dú)特的孔道,這使其更適宜做為催化劑的載體。本文對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行了酸化、堿化和Al交聯(lián)的改性,以CO2加氫甲烷化為探針反應(yīng),系統(tǒng)地探討了載體改性膨潤(rùn)土對(duì)負(fù)載型鎳催化劑催化性能的影響

2、。采用XRD、BET、H2-TPR、CO2(H2)-TPD、IR、TG等技術(shù)對(duì)改性膨潤(rùn)土和催化劑進(jìn)行了表征。本論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　 1.載體HCl酸化土(acid-BEN)和KOH處理酸化土(alkali-BEN)對(duì)鎳催化劑催化CO2甲烷化反應(yīng)有重要影響,考察了不同溫度下催化劑的催化活性。在測(cè)試的反應(yīng)溫度下,Ni／alkali-BEN反應(yīng)活性高于Ni／acid-BEN,且兩種催化劑均在350℃時(shí)活性相對(duì)較高,催化

3、劑的轉(zhuǎn)化率和選擇性都很高。這主要有三方面的原因:用KOH處理膨潤(rùn)土,一方面減弱了NiO與載體的相互作用,促進(jìn)了易還原的NiO的生成；另一方面載體酸性減弱,有利于吸附酸性反應(yīng)氣CO2；另外,alkali-BEN對(duì)H2的吸附量也增加,有利于反應(yīng)氣CO2的吸附和活化。
　　 2.用不同堿NaOH、Na2CO3、NH3·H2O處理HCl酸化膨潤(rùn)土,以改性膨潤(rùn)土為載體制備了負(fù)載型鎳催化劑,考察了不同溫度下催化劑的催化活性。在測(cè)試的反應(yīng)溫度

4、下,Ni／NaOH-BEN的催化性能最好,反應(yīng)溫度為400℃時(shí)CO2轉(zhuǎn)化率可達(dá)57.9％,CH4的選擇性為98.4％。這是由于Ni2+與載體NaOH-BEN之間的相互作用較弱,NiO容易被還原為活性鎳,為反應(yīng)提供更多催化中心。
　　 3.對(duì)膨潤(rùn)土原土進(jìn)行了提純和鈉化的預(yù)處理,考察了不同微波條件制備的Al交聯(lián)膨潤(rùn)土對(duì)鎳催化劑催化CO2加氫甲烷化反應(yīng)的影響,同時(shí)將微波輻射法與常規(guī)水熱法合成的鋁交聯(lián)膨潤(rùn)土進(jìn)行了性能對(duì)比,相應(yīng)催化劑的性

5、能也進(jìn)行了比較。以CO2加氫甲烷化為探針反應(yīng),確定的微波法制備Al交聯(lián)膨潤(rùn)土的最佳工藝為:微波輻照強(qiáng)度為350W,微波輻照時(shí)間為10min,鈉化膨潤(rùn)土懸浮液濃度2％、10％和100％均可。與鈉化膨潤(rùn)土相比,兩種鋁交聯(lián)膨潤(rùn)土熱穩(wěn)定性增強(qiáng),具有較大的表面積和層間距。與常規(guī)水熱法相比,微波法制備的鋁交聯(lián)膨潤(rùn)土不僅可采用高濃度的膨潤(rùn)土漿液,而且合成時(shí)間縮短,大大提高了交聯(lián)膨潤(rùn)土的合成效率。催化劑Ni／Na-BEN、Ni／MIAl-PILC和Ni