甲烷二氧化碳重整形貌可控催化體系的設(shè)計(jì).pdf

1、甲烷二氧化碳(CH4-CO2)重整反應(yīng)是消除溫室氣體和制備合成氣用于燃料合成的一個(gè)重要途徑。該項(xiàng)技術(shù)常用的催化劑主要有貴金屬和過渡金屬兩類。考慮到成本和可用性，鎳基催化劑由于其優(yōu)異的活性而成為最有前景的催化劑。但是鎳基催化劑易因金屬燒結(jié)或積碳而失活。因此，研制具有優(yōu)異催化性能的鎳基催化劑具有重要意義。
　　近年來(lái)，人們已經(jīng)在納米尺度上實(shí)現(xiàn)了納米結(jié)構(gòu)催化劑的形貌可控合成，這不僅能夠提高其催化活性，還能改善催化劑的穩(wěn)定性。納米結(jié)構(gòu)催化

2、劑的形貌可控合成為設(shè)計(jì)和開發(fā)高效的CH4-CO2重整催化劑提供了思路。本論文主要從合成形貌可控的γ-Al2O3納米載體入手，通過靜電紡絲技術(shù)和水熱合成法分別合成了形貌可控的納米纖維、納米片和納米條狀γ-Al2O3作為載體制備Ni基催化劑。根據(jù)其自身特點(diǎn)，較為系統(tǒng)的考察了這三種催化劑在CH4-CO2重整反應(yīng)中的催化性能。本論文取得的研究成果如下:
　　(1)在靜電紡絲制備的Ni/γ-Al2O3納米纖維催化劑中，金屬Ni顆粒具有很高的

3、分散性，Ni納米顆粒的平均粒徑為3.4 nm。與浸漬法制備的常規(guī)γ-Al2O3粉末負(fù)載的Ni基催化劑相比，靜電紡絲技術(shù)制備的Ni/γ-Al2O3納米纖維催化劑具有更高的金屬分散性，從而有效地提高了該催化劑在CH4-CO2重整反應(yīng)中的催化活性和抗積碳性能。
　　(2) Ni/γ-Al2O3納米片催化劑表現(xiàn)出較好的初始活性，其初始活性比常規(guī)催化劑高15％。但是該催化劑的穩(wěn)定性較差，在反應(yīng)1h后，活性顯著降低。從HR-TEM圖可以看出該

4、催化劑中的金屬Ni顆粒在反應(yīng)過程發(fā)生了團(tuán)聚。另外該催化劑在反應(yīng)中產(chǎn)生的積碳也較多，抗積碳性能較差。H2-TPR表征表明Ni/γ-Al2O3納米片催化劑中金屬-載體相互作用較常規(guī)Ni/γ-Al2O3催化劑中更弱，這應(yīng)該是該催化劑穩(wěn)定性相對(duì)較差的原因。
　　(3)通過添加6 wt％CeO2助劑， Ni/γ-Al2O3納米片狀催化劑中金屬-載體相互作用顯著增強(qiáng)，使得催化劑的催化活性和穩(wěn)定性都獲得了改善。CH4和CO2的轉(zhuǎn)化率分別高達(dá)66