負(fù)載型Ni-Ru雙金屬催化劑催化乙醇水蒸氣重整制氫的研究.pdf

1、乙醇可以來(lái)源于農(nóng)作物的發(fā)酵，為可再生的能源。生物乙醇生產(chǎn)簡(jiǎn)單且便宜，因此乙醇水蒸氣重整制氫作為一種生產(chǎn)氫氣的方法已受到越來(lái)越多的關(guān)注。本文采用浸漬法制備催化劑，考察了負(fù)載型Ni-Ru雙金屬催化劑在乙醇水蒸氣重整制氫中的催化性能，研究了Ni-Ru不同的比例、不同載體以及復(fù)合載體中不同的金屬氧化物的比例對(duì)雙金屬催化劑性能的影響，采用比表面積測(cè)定、氫氣程序升溫還原(H2-TPR)、X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)和熱重(TG)

2、等表征對(duì)催化劑的比表面積、還原性能、晶相、表面組成及價(jià)態(tài)和抗積炭能力進(jìn)行了研究。本文還初步研究了等離子體處理制備Ni基催化劑在乙醇水蒸氣重整制氫中的應(yīng)用，考察了等離子體處理對(duì)催化劑的晶相，還原能力以及催化活性的影響。 在Ni-Ru/ZnO雙金屬催化劑中會(huì)形成Ni-Ru合金，Ru的氧化物的還原會(huì)促進(jìn)NiO的還原，合金存在于催化劑的體相中，而不是在表面。活性測(cè)試表明，金屬Ni斷裂C-C鍵的能力強(qiáng)于Ru，而Ru基催化劑雖對(duì)乙醇脫水生成

3、乙烯有較高的選擇性，但可提高氫氣的選擇性。當(dāng)Ni負(fù)載量為6wt％，Ru負(fù)載量為3wt％時(shí)，催化性能較好，400℃時(shí)，乙醇轉(zhuǎn)化率已達(dá)100％，450℃時(shí)，CO的選擇性最低(0.4.1％)，氫氣的選擇性為77.2％。 La的前驅(qū)體為L(zhǎng)a<,2>(CO<,3>)<,3>，XRD結(jié)果顯示Ni-Ru/La<,2>O<,2>CO<,3>雙金屬催化劑中La是以六方晶形的La<,2>O<,2>CO<,3>的形式存在，同時(shí)在催化劑中有鎳鑭復(fù)合氧化

4、物生成。研究結(jié)果表明La<,2>O<,2>CO<,3>為載體的催化劑表面存在晶格氧，這有利于提高催化劑的活性和氫氣選擇性。當(dāng)Ni負(fù)載量為6wt％、Ru負(fù)載量為3wt％時(shí)，催化性能較好，400℃時(shí)乙醇轉(zhuǎn)化率已達(dá)100％；450℃時(shí)，CO的選擇性最低，為0.87％，氫氣的選擇性為85.9％。La<,2>O<,2>CO<,3>負(fù)載Ni-Ru雙金屬催化劑可有效降低積炭量，具有較好的穩(wěn)定性。 6wt％Ni-3wt％Ru／ZnO-La<,2

5、>O<,2>CO<,3>催化劑，當(dāng)Zn:La=1:2時(shí)，催化劑的活性較好，在400℃時(shí)，乙醇轉(zhuǎn)化率已達(dá)100％，在450℃時(shí)，CO的選擇性最低，為0.57％，氫氣的選擇性為87.8％。這是由于相對(duì)于單一載體，晶格氧會(huì)在復(fù)合載體負(fù)載的催化劑表面富集。XRD和TPR結(jié)果顯示，催化劑中會(huì)形成鎳鑭復(fù)合氧化物。 用等離子體處理制備了Ni/ZnO和Ni/La<,2>O<,2>CO<,3>，結(jié)果表明，等離子體處理不會(huì)改變催化劑中的晶相，但金屬