污泥中富含有机质,采用热解方法对污泥进行处理处置可以在保证安全性的前提下,实现高效地能源回收和充分地资源化利用。然而污泥热解会产生焦油副产物,影响热解工艺运行的连续性、降低资源化和能源化效率。催化裂解法是脱除焦油最有效的方法。近年来,钙钛矿型氧化物因其较高的热稳定性、氧迁移速率和多变的结构特性成为焦油裂解催化剂的研究热点。本文采用溶胶凝胶法制备多种钙钛矿型氧化物催化剂,以甲苯和萘混合物作为焦油模型化合物,考察A、B位金属取代量、助金属Co负载量对催化活性和稳定性的影响,并结合催化剂表征分析抗失活性能提升机制。研究了钙钛矿载体La Al O3制备过程中煅烧温度和乙二醇投加量对催化活性的影响。结果表明,催化剂载体最佳煅烧温度为800℃,乙二醇投加量为3倍总金属摩尔量。在此基础上,利用Sr部分取代La发现,12%Ni/L7S3的催化活性和稳定性达到最佳,H2-TPR和XPS表征显示,Sr取代后催化剂的金属与载体间相互作用提高,并形成更多氧空位,增强催化活性。利用Mn部分取代Al发现,12%Ni/A8M2的催化活性和稳定性达到最佳,H2-TPR和XPS表征显示,催化剂表面生成Mn Ox固溶体,提升活性金属分散性,钙钛矿载体形成氧空位,催化活性提升。研究了添加助金属Co后,Ni-Co二元金属对钙钛矿型氧化物催化剂催化活性的影响。结果表明,添加助金属Co后催化剂表面形成Ni Co Ox,Ni-Co金属的相互作用降低了活性金属的粒径,提高了活性金属的分散性,增强了催化活性。对于12%Ni/L7S3催化剂,当Co负载量为6wt%时,催化剂的催化活性和稳定性达到最佳,其中反应时间为5 min时,甲苯和萘的转化率分别为97.75%和97.76%,气体产量和生物气热值为2837.60 m L/g焦油和28.87 MJ/kg焦油。而对于12%Ni/A8M2催化剂,当Co负载量为2wt%时,催化剂的催化活性和稳定性达到最佳,负载量增加将降低催化活性,原因是催化剂表面含有较多Mn Ox,Co可负载位点较少,Co负载量过多将覆盖部分活性点位。深入分析了焦油裂解反应对钙钛矿型氧化物催化剂表面积碳和物理化学特性影响机制。研究发现,反应后催化剂活性金属粒径大幅增加,团聚烧结现象严重,催化剂表面附着了大量无定形絮状积碳。对催化剂12%Ni/La Al和12%Ni-6%Co/L7S3的可再生性能进行评价,发现12%Ni/La Al再生性能较差,再生后无法恢复活性;而12%Ni-6%Co/L7S3催化剂可再生性能提升,第一次再生可催化剂活性恢复,第二次再生后催化剂性能明显下降。再生后催化剂的活性金属团聚烧结严重,积碳量减少,石墨碳比例升高。这说明反应后催化剂失活主要原因是表面附着大量无定形积碳,而再生后催化剂主要因为活性金属团聚而失活。改性后催化剂的抗失活性能提升体现为抗晶粒烧结和抗积碳能力的增强:Sr金属通过提高金属与载体间相互作用,增加催化剂表面碱性位点和氧空位,提高了催化剂的抗失活性能;Mn金属生成Mn4+和Mn Ox,增加催化剂氧空位、活性金属分散性和对积碳的氧化能力;Co金属提高了活性金属Ni的分散性;对Ni表面进行电子改性,提升抗烧结能力;Co增强了对含氧物种的吸附和活化能力,促进水煤气变换和Boudouard反应,提高催化剂氧化积碳的能力。