甲烷部分氧化制合成氣La-Ni-O系催化劑性能的研究.pdf

1、甲烷催化部分氧化具有能耗低、反應(yīng)速率比水蒸氣重整快幾個(gè)數(shù)量級(jí)、生成的合成氣中H2/CO比適合作甲醇及F-T合成等優(yōu)點(diǎn)，因此近幾十年一直為眾多研究者所關(guān)注。鎳基催化劑由于活性高和成本低而被認(rèn)為是最有應(yīng)用前景的催化劑之一，但由于其反應(yīng)的穩(wěn)定性差仍不能滿足實(shí)際要求，因此探索如何提高催化劑穩(wěn)定性是目前研究工作的重要內(nèi)容。本文以BET、XRD、TPR、TG/DTA、SEM、XPS、反應(yīng)活性評(píng)價(jià)等多種研究方法，重點(diǎn)考察了NiO/La2O3、LaNi

2、O3、La2NiO4催化劑的制備條件對(duì)其物化性質(zhì)和甲烷部分氧化性能的影響，對(duì)LaNiO3、La2NiO4物化性質(zhì)和甲烷部分氧化性能進(jìn)行了較為系統(tǒng)的比較，探討了影響催化劑積碳和穩(wěn)定性的因素。 ⑴NiO/La2O3的研究結(jié)果表明，采用浸漬法制備的NiO/La2O3催化劑在經(jīng)過(guò)高溫焙燒后會(huì)形成LaNiO3和La2NiO4；Ni含量為20～30％的催化劑具有相對(duì)較好的結(jié)構(gòu)特征和催化活性；反應(yīng)過(guò)程中生成的La2O2CO3是有利于反應(yīng)進(jìn)行的

3、物種，它能消除以金屬碳化物形式存在的積碳，表現(xiàn)出良好的抗積碳性能。 ⑵采用溶膠-凝膠法制備了鈣鈦礦型復(fù)合氧化物L(fēng)aNiO3。結(jié)果表明：制備過(guò)程中檸檬酸用量對(duì)催化劑的形貌及其甲烷部分氧化催化活性有很大的影響。當(dāng)檸檬酸用量為L(zhǎng)a:Ni:CA=1:1:3時(shí)所制備的催化劑具有良好的結(jié)構(gòu)形貌和催化活性。 ⑶對(duì)于類鈣鈦礦復(fù)合氧化物L(fēng)a2NiO4，同樣采用了溶膠-凝膠法制備。結(jié)果表明：當(dāng)焙燒溫度為850℃，檸檬酸用量為L(zhǎng)a:Ni:CA

4、=2:1:3時(shí)，可以形成完整的、顆粒均勻的類鈣鈦礦型La2NiO4，而且甲烷部分氧化活性也良好。在500℃下用H2預(yù)還原處理后的催化劑活性明顯高于未進(jìn)行還原處理的催化劑。 ⑷在甲烷部分氧化反應(yīng)中，還原態(tài)Ni0是該催化反應(yīng)的活性中心，La2NiO4上活性組分Ni0晶粒比LaNiO3上的Ni0晶粒小，而且分散度要高，這也是La2NiO4甲烷部分氧化活性和穩(wěn)定性比LaNiO3好的主要原因。 ⑸在甲烷部分氧化反應(yīng)過(guò)程中，La2N