一氧化碳甲烷化镍基复合载体催化剂的制备及其性能研究
随着中国经济的快速发展和环保力度的加大，天然气作为一种优质、高效、环保的清洁能源，其需求量逐年增加，中国天然气的生产已不能满足日益增长的需求，并且缺口越来越大。考虑到中国富煤、少气的国情和现状，煤制天然气成为缓解天然气短缺的一项重要技术，该技术的关键是CO甲烷化反应，而高效稳定甲烷化催化剂的开发又是CO甲烷化反应的重中之重。常规单载体甲烷化催化剂或多或少存在着一些缺陷，这些缺陷严重阻碍了中国甲烷化工艺的发展，鉴于此在本文中通过沉淀法、蒸发诱导自组装(Evaporation-induced self-assembly，简称EISA)法和共沉淀法分别合成了Al2O3-SiC、Al2O3@SiC和MgxAlyOz系列复合载体，然后通过等体积浸渍法制得相应催化剂。同时采用XRD、N2-吸附、SEM、TEM、H2-TPR、NH3-TPD、CO2-TPD、TG-DTG等表征技术对催化剂进行了探究。本文主要研究成果如下: 1.EISA法制备的Ni/Al2O3@SiC催化剂，在Al2O3含量为20％，焙烧温度为500℃时、还原温度为700℃时，催化剂的催化活性最佳。100h高温稳定性测试结果表明，与沉淀法制备的15Ni/20Al2O3-SiC催化剂相比，15Ni/20Al2O3@SiC催化剂具有更好的高温稳定性。 2.由SEM扫描图片，可以清楚的看到Al2O3@SiC复合载体中Al2O3均匀的包覆在SiC表面;XRD和TEM测试显示，15Ni/20Al2O3@SiC催化剂Ni粒分散度更好、Ni粒粒径更小，所以15Ni/20Al2O3@SiC催化剂的催化活性更好;对稳定性反应后的催化剂进行TG-DTG测试，结果表明15Ni/20Al2O3@SiC催化剂的积碳较少;NH3-TPD和CO2-TPD测试结果显示15Ni/20Al2O3@SiC催化剂有着更强的碱性位，这将不利于积碳的生成，因而稳定性反应后催化剂积碳较少;H2-TPR测试显示15Ni/20Al2O3@SiC催化剂中活性组分与载体之间的作用力较强，抑制了Ni粒间的团聚，因此催化剂有着更好的稳定性。 3.共沉淀法制备的Ni/MgxAlyOz催化剂，Mg∶Al比分别为2∶1、1∶1、1∶2和1∶3，当Mg∶Al比为1∶2时催化剂的催化活性最佳;添加助剂La2O3后，15Ni-5La/MgAl2O4催化剂的低温催化活性进一步大幅度提高。 4.TEM和XRD测试显示，与15Ni/MgAl2O4催化剂相比，15Ni-5La/MgAl2O4催化剂有着更小的Ni粒粒径，这是催化剂活性提高的原因;H2-TPR测试显示15Ni-5La/MgAl2O4催化剂中活性组分与载体作用了更强，还原度更高，因此催化剂有着更为优良的催化活性。
一氧化碳;甲烷化反应;复合载体催化剂;稳定性能;催化活性
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
王周君
2017
中文
TQ426.64
91
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）