甲烷部分氧化制合成氣催化劑的制備和性能研究.pdf

1、甲烷部分氧化作為一個溫和的放熱反應(yīng)，是制備合成氣（H2和CO混合氣）的重要方法之一。與通常所采用的甲烷水蒸氣重整相比，甲烷部分氧化能降低30％左右的成本，并且在合成氣制備過程中氮氧化物和二氧化碳的排放也有所減少，有利于環(huán)境保護(hù)。同時，由于甲烷部分氧化反應(yīng)的產(chǎn)物H2/CO摩爾比為2：1，是甲醇合成以及費(fèi)托合成的理想H2/CO比，使得該反應(yīng)在化學(xué)工業(yè)中具有潛在的應(yīng)用價值。此外，合成氣也是化肥、炸藥、氯仿、四氯化碳等產(chǎn)品的原料。因此，甲烷部分

2、氧化制合成氣在目前引起了學(xué)者們的極大關(guān)注。 在甲烷部分氧化制合成氣反應(yīng)中，除了貴金屬催化劑，Ni基催化劑也具有很好的催化性能。然而，文獻(xiàn)報道中Ni基催化劑在高溫下會由于積碳或者金屬表面喪失導(dǎo)致快速失活。所以，需要研發(fā)一種高活性和穩(wěn)定性的新型催化劑。 SBA-15介孔分子篩具有較大的孔徑、較厚的孔壁和較高的熱穩(wěn)定性，是一種很有前途的催化劑載體。如果Ni組分能夠被限制在SBA-15的孔道中，將會避免被燒結(jié)從而提高催化劑的穩(wěn)

3、定性。 在本文中，采用等體積浸漬法制備了一系列Ni含量從5 wt％到15wt％的Ni/SBA-15和Ni/SiO2催化劑。通過甲烷部分氧化反應(yīng)在固定床石英反應(yīng)器中評價了這些催化劑的催化活性。使用X射線衍射儀（XRD）、透射電鏡（TEM）、程序升溫還原（TPR）和氮吸脫附儀（BET）等現(xiàn)代分析儀器對催化劑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。在相同反應(yīng)條件下，Ni/SBA-15催化劑上的甲烷轉(zhuǎn)化率要高于Ni/SiO2催化劑。 催化劑的活性評價

4、結(jié)果表明12.5％Ni/2.5％Cu/SBA-15催化劑具有最好的甲烷部分氧化活性。在850℃、CH4/O2比為1.9、GHSV=3.76×104ml.gcat-1.h-1的反應(yīng)條件下，12.5％Ni/2.5％Cu/SBA-15催化劑具有很好的穩(wěn)定性，反應(yīng)進(jìn)行240 h后，CH4的轉(zhuǎn)化率為97.9％，CO的選擇性為98.0％。甲烷轉(zhuǎn)化率的輕微降低可能是由積碳造成的，這也是甲烷部分氧化反應(yīng)中常見的現(xiàn)象。 催化劑的結(jié)構(gòu)表征結(jié)果表明在