負載型鎳基催化劑的制備及其甲烷干氣重整催化性能研究.pdf

1、甲烷干氣重整反應(yīng)制備合成氣可以有效利用甲烷和二氧化碳兩種溫室效應(yīng)氣體，有利于緩解溫室效應(yīng)、保護環(huán)境。同時，其反應(yīng)產(chǎn)物H2/CO的比值為1，非常適合用于費托合成和甲醇合成。因此，該反應(yīng)近年來受到廣泛關(guān)注。鎳基催化劑是有效的甲烷干氣重整催化劑，具有較大的工業(yè)化前景，但是存在高溫下易積碳和燒結(jié)等問題。提高鎳基催化劑的抗積碳性能和抗燒結(jié)性能是科研工作者研究的主要方向，本論文也是圍繞這一問題展開的。
　　本文采用等體積浸漬法制備Ni/γ-A

2、l2O3催化劑，并在浸漬過程中加入脂肪酸（FA）對合成方法進行改性，分別考察了脂肪酸的碳鏈長度（Nc）和濃度（Ca，其中 Ca=n(FA)/n(Ni2+)）對催化劑的物理化學(xué)性質(zhì)及催化性能的影響，同時在脂肪酸改性的基礎(chǔ)上，考察了Mg和Y助劑的加入對催化劑性質(zhì)的影響。主要結(jié)論如下：
　　1.制備過程中加入脂肪酸可以明顯提高活性組分Ni的分散度，減小Ni粒徑。脂肪酸碳鏈長度的越長，合成的催化劑中Ni的分散度越高，金屬與載體之間作用力越

3、強，還原后Ni粒徑越小，且脂肪酸的濃度對Ni的分散度也有較大影響。在不同碳鏈長度脂肪酸改性的催化劑中，采用油酸作為分散劑制備的催化劑效果最好。當(dāng)油酸濃度為0.5時，制備的NiAl-OA催化劑中Ni的粒徑僅為5.0nm，小于未用脂肪酸改性的催化劑中Ni的粒徑（10.1nm）。甲烷干氣重整反應(yīng)活性測試結(jié)果顯示，NiAl-OA催化劑的催化活性最高，在反應(yīng)溫度為700℃，空速為54,000ml·h-1·g-1(cat.)的反應(yīng)條件下，該催化劑上

4、甲烷初始轉(zhuǎn)化率達到75%，反應(yīng)80h后該催化劑上活性組分Ni未見團聚，抗燒結(jié)能力顯著提高；積碳是該催化劑活性下降的主要原因。
　　2.在NiAl-OA催化劑中摻雜Mg和Y助劑可以提高催化劑的抗積碳能力，并進一步提高Ni分散度。CO2-TPD表征結(jié)果表明，同NiAl-OA相比，NiMgAl-OA和NiYAl-OA催化劑堿性增強，堿中心數(shù)量增多。催化劑的穩(wěn)定性順序為：NiYAl-OA＞NiMgAl-OA＞NiAl-OA。穩(wěn)定性測試后N