甲烷部分氧化制合成氣Ni系和Pd系催化劑性能研究.pdf

1、甲烷部分氧化制合成氣(POM)方法因具有反應(yīng)速率快、能耗低，可顯著降低設(shè)備投資和生產(chǎn)成本，生成的合成氣H2/CO的比例為2，可直接用于甲醇及費(fèi)—托合成等優(yōu)點(diǎn)而成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。
　　 本文以甲烷部分氧化制合成氣為模型反應(yīng)，結(jié)合XRD、BET、TPR和分散度、TG-DTA、拉曼光譜、SEM、XPS等表征手段，研究了Ni、Pd系催化劑制備工藝、改性劑和改性效應(yīng)、催化性能，并進(jìn)行工業(yè)化初探，為POM催化劑設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2、　　 Ni系催化劑的研究表明，對(duì)于以α-Al2O3為載體的Ni基POM催化劑，Ni的最優(yōu)負(fù)載量是10％；載體比表面有—個(gè)閾值，即4.042m2/g，當(dāng)比表面大于閾值后，載體的孔容、孔徑成為主要影響因素，因?yàn)榭兹荨⒖讖降脑龃罂墒狗磻?yīng)物和產(chǎn)物擴(kuò)散速度增大，從而提高催化劑的活性。在本實(shí)驗(yàn)中得出需要載體孔容Vt≥=0.0160cm3/g，孔徑Dp≥13.08nm。Smicro/SBET能很好反映載體孔結(jié)構(gòu)對(duì)催化劑的影響規(guī)律，當(dāng)Smicro/S

3、BET≤37.79％時(shí)，催化劑的活性較好；助劑CeO2-ZrO2改性催化劑能有效提高催化活性和穩(wěn)定性，在機(jī)械混合、分子混合和原子混合三種不同的載體混合方式中，機(jī)械混合載體催化劑的穩(wěn)定性和抗積炭性能最好，主要是因?yàn)闄C(jī)械混合樣品中Ni-Al2O3間具有較強(qiáng)的相互作用能夠抑制活性組分的燒結(jié)和積炭，提高催化劑的穩(wěn)定性。
　　 Pd系催化劑的研究表明，以CeO2-ZrO2為載體能減少活性組分Pd的負(fù)載量，并能提高POM催化劑的活性和穩(wěn)定性

4、，可歸因于CeO2-ZrO2載體能提高活性組分分散度和CeO2-ZrO2中的晶格氧參與反應(yīng)；還可以提高Pd催化劑的耐高溫性能；以機(jī)械混合、分子混合和原子混合三種CeO2-ZrO2/Al2O3載體制備的催化劑中分子混合載體催化劑具有最佳的穩(wěn)定性，這是因?yàn)榉肿踊旌蠘悠分薪饘倥cCeO2-ZrO2接觸的界面較大，CeO2-ZrO2中的晶格氧能及時(shí)消除金屬上的積炭。對(duì)性能較好的Pd系模型催化劑開展工業(yè)化初探研究表明，將CeO2-ZrO2以助劑形式