论文部分内容阅读
甲烷水蒸气重整反应是传统制取制富氢合成气的重要途径,随着氢气以及作为重要的碳一化学合成气的需求量增加,甲烷水蒸气重整越来越受到人们的关注。Ni基催化剂是对甲烷水蒸汽重整反应具有优良催化性能的催化体系之一,但催化剂的高温稳定性不是很好。如果将活性组分Ni组装在介孔分子筛SBA-15的孔中,SBA-15较厚的孔壁就有可能阻止Ni的团聚,从而提高催化剂的活性与稳定性。本文制备了Ni/SBA-15,Ni/Ce1-xZrxO2/SBA-15,Ni/SBA-15/Al2O3/FeCrAl和Ni/Ce1-xZrxO2/SBA-15/Al2O3/FeCrAl催化剂,并对甲烷水蒸气重整制合成气的性能进行了评价;同时采用XRD、BET、TPR、TEM、SEM等分析手段对催化剂的结构进行了表征。评价结果表明,对Ni/SBA-15催化剂,Ni含量为10wt.%时,催化剂的性能最好。10wt.%Ni/SB-15催化剂在800℃下具有极好的活性和稳定性,反应740 h后活性没有明显下降。对于Ni/Ce1-xZrxO2/SBA-15催化剂,在700-800℃的反应条件下,催化剂对CH4转化率比Ni/SBA-15催化剂有提高。对于Ni/SBA-15/Al2O3/FeCrAl和Ni/Ce1-xZrxO2/SBA-15/Al2O3/FeCrAl金属基整体式催化剂,在相同的反应条件下,催化活性与Ni/SBA-15和Ni/Ce1-xZrxO2/SBA-15的基本相当,并且可以在更大的空速下操作。结构研究表明,对于Ni/SBA-15催化剂,SBA-15的有序孔结构依然存在,活性组分Ni被插入在了SBA-15的孔中。对于Ni/Ce1-xZrxO2/SBA-15催化剂,Ce1-xZrxO2对Ni组分具有较好的分散性能,同时可以改善催化剂的氧化-还原性能,提高了催化剂的活性。对于金属基整体式催化剂,FeCrAl金属基体预氧化后表面形成了α-Al2O3层,有利于过渡胶体和催化活性组分很好的涂覆在FeCrAl金属基体表面。