鎳基催化劑上甲烷裂解反應(yīng)的研究.pdf

1、甲烷在碳?xì)浠衔镏芯哂凶罡叩腍／C比，甲烷直接裂解制氫是其直接利用的有效途徑之一。相對(duì)于鐵基、鈷基催化劑來(lái)說(shuō)，鎳基催化劑在這個(gè)反應(yīng)中表現(xiàn)出較高的積碳收率，文獻(xiàn)中所報(bào)道的鎳基催化劑大都為負(fù)載型催化劑。本論文在考察了Ni／CeO2催化劑甲烷裂解活性的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了非負(fù)載型氧化鎳催化劑在甲烷裂解過(guò)程中的催化性能?？疾炝酥苽錀l件對(duì)氧化鎳結(jié)構(gòu)、形貌和粒徑大小，及其在甲烷裂解反應(yīng)中的催化活性的影響。借助InsituXRD和HRTEM技術(shù)對(duì)所制備

2、的非負(fù)載型氧化鎳催化劑在還原過(guò)程、甲烷裂解反應(yīng)的初始階段以及完全失活后金屬鎳粒徑大小的變化進(jìn)行了詳細(xì)的研究。發(fā)現(xiàn)甲烷裂解的活性依賴(lài)于金屬鎳粒子的大??；當(dāng)金屬鎳粒子的大小為11nm時(shí)，甲烷裂解過(guò)程中的積碳量最高，碳納米纖維的收率可以達(dá)到492gC／gNi.，這一結(jié)果與目前文獻(xiàn)中所報(bào)道的最高積碳收率相近；當(dāng)金屬鎳粒子的大小增加到20nm時(shí)，積碳量下降到271gC／gNi；當(dāng)金屬鎳粒子的大小增加到24nm時(shí)，積碳量?jī)H有3.4gC／gNi；當(dāng)金

3、屬鎳粒子的大小增加到26nm時(shí)，則沒(méi)有甲烷裂解的活性。甲烷裂解初期的積碳不僅使金屬鎳粒子逐漸長(zhǎng)大，而且改變了金屬鎳粒子的形貌。4.0nm的氧化鎳經(jīng)氫氣還原后得到11nm的金屬鎳，金屬鎳然后在積碳的作用下迅速長(zhǎng)大到17-18nm；同時(shí)纖維狀的金屬鎳的形貌發(fā)生了明顯變化，在碳納米纖維的頂端以梨形的形式存在。 對(duì)于利用乙二醇溶液所制備的氧化鎳催化劑，發(fā)現(xiàn)隨著培燒溫度的升高，氧化鎳催化劑的粒徑大小變化不大(3.0-8.1nm)，經(jīng)氫氣還