甲烷部分氧化制合成氣La-Ni-O系催化劑性能的研究.pdf

1、甲烷催化部分氧化具有能耗低、反應速率比水蒸氣重整快幾個數(shù)量級、生成的合成氣中H2/CO比適合作甲醇及F-T合成等優(yōu)點，因此近幾十年一直為眾多研究者所關注。鎳基催化劑由于活性高和成本低而被認為是最有應用前景的催化劑之一，但由于其反應的穩(wěn)定性差仍不能滿足實際要求，因此探索如何提高催化劑穩(wěn)定性是目前研究工作的重要內容。本文以BET、XRD、TPR、TG/DTA、SEM、XPS、反應活性評價等多種研究方法，重點考察了NiO/La2O3、LaNi

2、O3、La2NiO4催化劑的制備條件對其物化性質和甲烷部分氧化性能的影響，對LaNiO3、La2NiO4物化性質和甲烷部分氧化性能進行了較為系統(tǒng)的比較，探討了影響催化劑積碳和穩(wěn)定性的因素。 ⑴NiO/La2O3的研究結果表明，采用浸漬法制備的NiO/La2O3催化劑在經過高溫焙燒后會形成LaNiO3和La2NiO4；Ni含量為20～30％的催化劑具有相對較好的結構特征和催化活性；反應過程中生成的La2O2CO3是有利于反應進行的

3、物種，它能消除以金屬碳化物形式存在的積碳，表現(xiàn)出良好的抗積碳性能。 ⑵采用溶膠-凝膠法制備了鈣鈦礦型復合氧化物LaNiO3。結果表明：制備過程中檸檬酸用量對催化劑的形貌及其甲烷部分氧化催化活性有很大的影響。當檸檬酸用量為La:Ni:CA=1:1:3時所制備的催化劑具有良好的結構形貌和催化活性。 ⑶對于類鈣鈦礦復合氧化物La2NiO4，同樣采用了溶膠-凝膠法制備。結果表明：當焙燒溫度為850℃，檸檬酸用量為La:Ni:CA

4、=2:1:3時，可以形成完整的、顆粒均勻的類鈣鈦礦型La2NiO4，而且甲烷部分氧化活性也良好。在500℃下用H2預還原處理后的催化劑活性明顯高于未進行還原處理的催化劑。 ⑷在甲烷部分氧化反應中，還原態(tài)Ni0是該催化反應的活性中心，La2NiO4上活性組分Ni0晶粒比LaNiO3上的Ni0晶粒小，而且分散度要高，這也是La2NiO4甲烷部分氧化活性和穩(wěn)定性比LaNiO3好的主要原因。 ⑸在甲烷部分氧化反應過程中，La2N