高穩(wěn)定性乙醇蒸汽重整Ni基催化劑的設(shè)計(jì)與合成.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源的緊缺以及環(huán)境問(wèn)題使得尋找替代能源迫在眉睫。氫能，作為一種清潔能源，越來(lái)越受到廣泛關(guān)注。其中，通過(guò)乙醇蒸汽重整工藝來(lái)制備氫氣，具有原料可再生、系統(tǒng)能量效率高等優(yōu)點(diǎn)，是科研學(xué)者的研究熱點(diǎn)。Ni基催化劑相對(duì)于貴金屬催化劑具有低成本的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于蒸汽重整反應(yīng)。但是，Ni金屬容易遷移燒結(jié)和積碳，從而導(dǎo)致催化劑的失活，是Ni基催化劑應(yīng)用面臨的主要挑戰(zhàn)之一。同時(shí)，在低溫乙醇蒸汽重整中，由于熱力學(xué)的限制，氫氣的產(chǎn)率受到限

2、制，所以開(kāi)發(fā)高活性和高穩(wěn)定性的Ni基催化劑對(duì)于低溫乙醇蒸汽重整尤其重要。因此，本論文針對(duì)這些問(wèn)題理性設(shè)計(jì)了高活性高穩(wěn)定性的催化劑，并對(duì)其進(jìn)行乙醇蒸汽重整反應(yīng)測(cè)試。主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下。
　　首先，本論文設(shè)計(jì)了氧化鑭改性且具有有序介孔結(jié)構(gòu)的催化劑。通過(guò)溶劑誘導(dǎo)的自組裝方法制備得到了有序介孔鋁催化劑(meso-xLaNiAl)并用于乙醇蒸汽重整。結(jié)果顯示有序介孔結(jié)構(gòu)能夠幫助催化劑獲得較小的金屬粒子(4-6nm)，從而meso-0L

3、aNiAl催化劑相比于浸漬法得到的0LaNiAl催化劑表現(xiàn)出更高的活性和穩(wěn)定性。另外，適量的氧化鑭的添加能夠幫助催化劑暴露出更多的活性表面積，從而使meso-3LaNiAl催化劑實(shí)現(xiàn)更高的催化活性。同時(shí)，氧化鑭的改性也能夠在一定程度上減少積碳的產(chǎn)生。添加的La2O3，作為親水性和堿性氧化物，能夠與H2O和CO2反應(yīng)，加速沉積的碳的氣化從而再生活性金屬表面，因此meso-3LaNiAl表現(xiàn)出了比meso-0LaNiAl催化劑更優(yōu)秀的抗積碳

4、性能。
　　其次，為了得到高金屬活性表面積的催化劑來(lái)減緩其失活并從整體上提高低溫乙醇蒸汽重整中氫氣的產(chǎn)率，本論文采用共沉淀方法(COP)，通過(guò)得到礦物水鎳鋁石結(jié)構(gòu)前軀體制各得到了負(fù)載量為78％的高負(fù)載量催化劑（COP-78）。結(jié)果表明該催化劑具有較小的金屬鎳顆粒(～7nm)以及較大的活性金屬表面積（35.1m2/gcat），在673K的乙醇蒸汽重整反應(yīng)中展現(xiàn)出了優(yōu)秀的催化活性和穩(wěn)定性。同時(shí)，在673K的溫度下沒(méi)有發(fā)生燒結(jié)，盡管有積