納米鈣鈦礦催化劑用于CO加氫反應(yīng)的研究.pdf

1、基于我國“富煤貧油少氣”的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以煤或生物質(zhì)為原料，通過合成氣催化制備低碳醇(HAS)及天然氣(SNG)具有重要的戰(zhàn)略意義和應(yīng)用前景。本文選取具有組成多樣性和性質(zhì)可調(diào)變的ABO3鈣鈦礦復(fù)合氧化物(PTOs)為催化劑前軀體，制備了Cu-Co/La2O3和Cu-Co/La2O3-LaFeO3兩類HAS催化劑，以及Ni/La2O3和Ni/La2O3-LaFeO3兩類SNG催化劑。
　　 檸檬酸一步絡(luò)合法制備CuO/LaCoO3

2、鈣鈦礦前軀體，經(jīng)還原后的組成為Cu-Co/La2O3，在HAS反應(yīng)過程中形成Cu-Co2C/La2O2CO3的結(jié)構(gòu)?；钚詼y(cè)試結(jié)果表明，該催化劑活性高的特點(diǎn)十分突出。7.5％CuO/LaCoO3的催化劑在300℃，3 MPa，H2/CO=2，空速為3900 h-1的反應(yīng)條件下，CO的轉(zhuǎn)化率達(dá)到95％，醇選擇性為31％。并且通過100 h的穩(wěn)定性測(cè)試，穩(wěn)定性良好。
　　 檸檬酸絡(luò)合-浸漬法制備Co3O4/LaFe0.7Cu0.3O3

3、前軀體，經(jīng)還原后的組成為Co-Cu/La2O3-LaFeO3，在反應(yīng)過程中形成Cu-Co2C/La2O2CO3-LaFeO3的結(jié)構(gòu)。該催化劑在上述反應(yīng)條件下，CO的轉(zhuǎn)化率為56％，醇選擇性為43％，經(jīng)過200 h的穩(wěn)定性測(cè)試，未發(fā)現(xiàn)有失活的趨勢(shì)。
　　 以上兩類催化劑在還原、反應(yīng)中的結(jié)構(gòu)演變均通過XRD/TEM/TPR/XPS等相應(yīng)表征手段驗(yàn)證。與其他HAS催化劑相比，這兩種催化劑催化性能優(yōu)異。Cu-Co雙金屬的相互增效作用實(shí)現(xiàn)

4、了催化劑的高活性和選擇性；La2O2CO3的消積碳能力及活性組分與LaFeO3載體的相互作用有利于提高催化劑的穩(wěn)定性；其創(chuàng)新之處還在于利用Cu、Co不同的還原性能及ABO3的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能將Co元素在Cu-Co活性組分表面富集，成功地構(gòu)筑Cu@Co的核-殼結(jié)構(gòu)，這種核殼納米金屬具有獨(dú)特的催化性能。
　　 對(duì)于煤制天然氣(SNG)催化劑，普遍存在的問題就是催化劑耐熱溫度低，熱穩(wěn)定性能差，很難滿足生產(chǎn)工藝的需要。針對(duì)該問題，我們制備了

5、具有良好低溫活性的Ni/La2O3催化劑，及熱穩(wěn)定性好的Ni/La2O3-LaFeO3催化劑。催化劑中的Ni0均來自鈣鈦礦晶格中Ni3+的還原，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的存在能抑制Ni3+的還原速度，有助于形成高分散的Ni0；對(duì)于Ni/La2O3-LaFeO3催化劑，還存在Ni與載體LaFeO3的相互作用?；钚詼y(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明，Ni/La2O3催化劑在280℃就能將CO完全轉(zhuǎn)化，CH4選擇性為85％；Ni/La2O3-LaFeO3在高溫區(qū)穩(wěn)定性良好