甲烷二氧化碳重整鈷基催化劑制備及活性評(píng)價(jià)研究.pdf

1、甲烷二氧化碳重整制取合成氣反應(yīng)，不僅為天然氣資源的合理利用及緩解溫室氣體排放量提供了有效的解決途徑，還因其為一可逆的強(qiáng)吸熱過(guò)程，可作為能量傳輸系統(tǒng)，用來(lái)貯存太陽(yáng)能、核能等。因而，近年來(lái)引起全世界學(xué)術(shù)界及工業(yè)界的廣泛關(guān)注。該過(guò)程工業(yè)化的一個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題，就是高活性、高穩(wěn)定性實(shí)用型催化劑的研制開(kāi)發(fā)。目前大量的研究集中于貴金屬及鎳基催化劑。前者價(jià)格昂貴，后者因積炭嚴(yán)重穩(wěn)定性差。本論文重點(diǎn)對(duì)Co催化劑體系進(jìn)行研究，經(jīng)過(guò)合理設(shè)計(jì)，得到了一系列既具有

2、優(yōu)良的催化活性，又有獨(dú)特的抗積炭性能的Co催化劑。
　　 本論文采用溶膠-凝膠法制備了Co/BaTiO3及Co-MgO/BaTiO3 系列催化劑并研究了鈷基催化劑的組成、制備及反應(yīng)條件對(duì)甲烷二氧化碳重整反應(yīng)的影響。在常壓固定床反應(yīng)器上考察了負(fù)載型Co基催化劑的焙燒溫度、鈷含量以及還原溫度對(duì)甲烷二氧化碳重整過(guò)程的影響；并考察了以溶膠-凝膠法引入助劑MgO對(duì)Co/BaTiO3 催化劑的催化反應(yīng)性能影響，采用程序升溫還原(TPR)、X

3、 射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、熱分析(TG)技術(shù)對(duì)催化劑進(jìn)行了表征；探討了催化劑的積炭機(jī)理。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)700℃焙燒3h 后的7[％]Co/BaTiO3催化劑在反應(yīng)溫度為700℃，壓力為0.1Mpa，n(CO2)：n(CH4)為1：1，氣相空速為12000 mL/(h. G. Cat)的條件下表現(xiàn)出相對(duì)良好的催化活性，CH4的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到87.68[％]、CO的選擇性達(dá)到75.37[％]和H2的收

4、率可達(dá)68.31[％]；Co/BaTiO3，Co-MgO/BaTiO3 催化劑的XRD和TPR表征結(jié)果表明，助劑MgO 使得催化劑中的活性Co2O3組分增多，還原性和分散性能較好。在n(CO2)：n(CH4)為1/1，氣相空速為12000 mL/(h. G. Cat)，反應(yīng)溫度為700 ℃的條件下，催化劑Co-MgO/BaTiO3表現(xiàn)出良好的催化性能，且反應(yīng)初期CH4轉(zhuǎn)化率可達(dá)到94.87[％]、CO 選擇性可達(dá)85.21[％]、H2