Ni-M(La,Ce,Fe,Co)-ZrO2-蒙脫土復合催化劑制備及其用于甲烷化反應的催化性能研究.pdf

1、以高爐氣中一氧化碳或二氧化碳與氫氣為原料制備天然氣，一方面可以減少碳排放，緩解環(huán)境壓力;另一方面可以減輕我國天然氣缺乏的狀況，具有重要的現(xiàn)實意義。
　　本研究以硝酸氧鋯和蒙脫土為原料，在水熱條件下，制備了ZrO2-蒙脫土復合載體材料，采用等體積浸漬法制備了Ni/ZrO2-蒙脫土系列催化劑和Ni-M(La，Ce，F(xiàn)e，Co)/ZrO2-蒙脫土系列催化劑。對復合載體和催化劑進行了X射線衍射分析(XRD)，比表面和孔結(jié)構(gòu)分析，透射電鏡分

2、析(TEM)，程序升溫還原分析(TPR)，EDS分析和熱重-差熱分析(TG-DTA)等分析手段進行了表征。對催化劑的CO和CO2甲烷化性能進行了研究，反應評價裝置為管式反應器，CO甲烷化反應條件為:常壓，溫度300-500℃，空速10000 h-1，H2/CO摩爾比為3。CO2甲烷化反應條件:常壓，溫度300-500℃，空速12000 h-1，H2/CO2摩爾比為4。研究的具體內(nèi)容和研究結(jié)果如下:
　　1.在ZrO2-蒙脫土復合載

3、體材料中，隨著Zr含量的增大，蒙脫土中部分鋁元素在酸性條件下被溶出，載體的比表面積和孔體積逐漸增大，但蒙脫土的層狀結(jié)構(gòu)基本保持完好，氧化鋯在蒙脫土片狀結(jié)構(gòu)上分散均勻。
　　2.隨著Zr含量的增大以及蒙脫土中鋁元素的減少，催化劑中難還原的活性組分含量減少，Zr的加入有助于提高CO甲烷化的轉(zhuǎn)化率和甲烷選擇性;但對CO2甲烷化反應，在450℃以下，轉(zhuǎn)化率隨鋯含量增加而減少，超過450℃轉(zhuǎn)化率隨鋯含量增加而有增大趨勢，在300-500℃范

4、圍內(nèi)，甲烷選擇性隨鋯含量增加有增加趨勢;Zr的添加有利于提高CO和CO2甲烷化反應的穩(wěn)定性和抗積碳能力。
　　3.摻雜不同金屬元素的Ni-M(La, Ce，F(xiàn)e，Co)/ZrO2-蒙脫土系列催化劑與不摻雜金屬元素的催化劑相比，比表面積變化不大，孔體積有所減小;金屬元素的摻雜改變了NiO的還原溫度，使催化劑中難還原的鎳物種減少。
　　4.對CO甲烷化，摻雜過渡金屬和稀土金屬元素有利于CO的轉(zhuǎn)化率和甲烷選擇性的提高，其中添加Ce