飛行時(shí)間質(zhì)譜研究Ni基催化劑上CH4-CO2重整反應(yīng)過程.pdf

1、甲烷二氧化碳重整反應(yīng)利用CH4與CO2兩種溫室氣體生產(chǎn)合成氣，因而受到廣泛的關(guān)注。催化劑在重整反應(yīng)中起到至關(guān)重要的作用。目前關(guān)于重整催化劑的研究大多集中在Ni基催化劑。Ni基催化劑催化活性良好，價(jià)格低廉，是理想的重整催化劑，但存在積碳失活等問題。重整反應(yīng)機(jī)理研究被認(rèn)為是改進(jìn)催化劑以及優(yōu)化反應(yīng)過程的重要依據(jù)，因此具有重要的理論意義。本文以納米二氧化硅為載體，通過等體積浸漬法制備具有高活性的Ni/nano-SiO2催化劑，通過飛行時(shí)間質(zhì)譜原

2、位檢測(cè)催化劑上的重整反應(yīng)過程，比較不同催化劑的催化性能。并重點(diǎn)研究了Ni/nano-SiO2上CH4與CO2的活化機(jī)理，以及添加La2O3對(duì)催化劑性能和反應(yīng)機(jī)理的影響。
　　對(duì)原飛行時(shí)間質(zhì)譜儀進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)進(jìn)氣系統(tǒng)，搭建研究甲烷二氧化碳催化重整反應(yīng)裝置。建立質(zhì)譜定量方法，以He為內(nèi)標(biāo)氣，通過相對(duì)靈敏因子校正質(zhì)譜信號(hào)，便于分析與比較氣體變化規(guī)律。
　　通過飛行時(shí)間質(zhì)譜原位檢測(cè)催化劑上的重整反應(yīng)過程，比較Ni/nano-SiO2

3、、Ni/MgO以及商業(yè)Ni催化劑（Ni/Al2O3）的催化性能。結(jié)果顯示Ni/nano-SiO2具有最低的起始反應(yīng)溫度，但對(duì)CO2催化活性相對(duì)較弱，可能存在積碳問題。固定床實(shí)驗(yàn)以及熱重分析結(jié)果顯示三種催化劑中Ni/nano-SiO2催化活性最佳，但積碳較嚴(yán)重，穩(wěn)定性較差。為提高Ni/nano-SiO2的抗積碳性能，添加La2O3制備復(fù)合催化劑。XRD結(jié)果顯示添加La2O3能提高Ni的分散性，并減小Ni顆粒尺寸。質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示復(fù)合催化劑

4、具有更低的起始反應(yīng)溫度以及更高的CO2催化活性。固定床實(shí)驗(yàn)以及熱重分析結(jié)果表明添加La2O3后催化劑的抗積碳性能和穩(wěn)定性得到提高。
　　通過CH4/CO2交換進(jìn)氣實(shí)驗(yàn)，研究Ni/nano-SiO2以及復(fù)合催化劑上的CH4與CO2活化機(jī)理。在Ni/nano-SiO2上，CH4會(huì)解離生成具有活性的碳物種CHx，CO2通過與表面碳物種反應(yīng)生成H2與CO。當(dāng)氣氛中不含CO2時(shí)，CHx進(jìn)一步解離需要較大活化能，因而無法迅速解離，會(huì)占據(jù)活性位