NiM(M=Fe,Co,Cu)雙金屬與MgO載體間的相互作用對CH4-CO2重整反應中積炭的影響.pdf

1、Ni基催化劑催化CH4/CO2重整制合成氣時，具有良好的初始活性和選擇性。但是，由于反應過程中產(chǎn)生積炭使催化劑失活，阻礙了商業(yè)化應用。研究發(fā)現(xiàn)，添加第二種金屬和選用適當載體來調(diào)變Ni基催化劑結(jié)構可以提高其抗積炭性能。本文通過DFT方法研究不同表面MgO載體負載Ni2M2(M=Fe,Co,Cu)雙金屬催化劑上CH4/CO2重整反應中有關積炭的反應，找出抑制積炭的關鍵因素，從而為具有抗積炭的CH4/CO2重整催化劑的制備提供有價值的理論線索

2、。通過研究得出以下主要結(jié)論：
　　雙金屬活性組分負載于缺陷MgO上比負載于完美MgO載體上金屬-載體間的相互作用更強，結(jié)合更穩(wěn)定，活性組分更不易聚集；金屬與載體間電荷轉(zhuǎn)移的方向是從載體轉(zhuǎn)移到活性組分，并且缺陷的載體向活性組分轉(zhuǎn)移的電荷量要多于完美載體向活性組分轉(zhuǎn)移的電荷量。
　　缺陷MgO負載的Ni2Co2上CH4解離的決速步活化能大于其氧化的活化能，并且熱解C氧化的活化能小于熱解C聚集的活化能，因此認為該催化劑在CH4/C

3、O2催化重整過程中可以抗積炭；完美和缺陷MgO負載的Ni2Cu2上CH4解離的決速步活化能與其氧化的活化能近似相等，但是熱解C氧化的活化能小于熱解C聚集的活化能，因此認為該催化劑在CH4/CO2催化重整過程中可以抗積炭。基于以上分析本文提出：在負載型Ni催化劑中加入第二種金屬Co，并且還原MgO載體表面使其具有更多的O缺陷；在負載型Ni催化劑中加入第二種金屬Cu，并且選用不需要特殊處理的MgO載體，這樣制備的催化劑在CH4/CO2催化重

4、整過程中可以抗積炭。
　　本文提出了新的抑制積炭的思路。其一，比較CHx(x=1~3)氧化和解離的活化能。如果CHx(x=1~3)氧化（CHx+O→CHxO）的活化能低于CHx解離（CHx→CHx-1+H）的活化能，則CHx物種易被氧化生成CHxO，從而改變了CH4解離生成熱解C的路徑，此種催化劑能抑制積炭生成。其二，比較熱解C聚合和氧化的活化能。如果熱解C氧化（C+O→CO）的活化能小于熱解C聚集（C+C→C2）的活化能，則熱解