镍基介孔微孔催化剂的合成,表征及在CH4&生物质与CO2重整反应中的应用

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现在如何有效的利用 CO2受到越来越多的关注。二氧化碳的不断排放造成了温室效应和全球变暖,因此二氧化碳适当的应用是有价值的,尤其在CO2/CH4重整反应中的应用,它不仅可以消除温室气体,而且还产生H2/CO摩尔比接近1:1的合成气;但是DRM反应的工业化依然存在着一定的障碍,主要原因在于催化剂的失活。本文制备了一系列不同La,Mg,Co,CaO和CeO2掺杂的镍基催化剂,并对改性后的催化剂对甲烷以及生物质(玉米芯)干重整反应催化活性的影响进行了研究;本实验工作的主要结论如下:  采用溶胶-凝胶法合成了一系列掺杂不同Mg/La含量的Ni-Co/MSU-S催化剂。对催化剂在不同的气体流量和温度下的催化活性进行了研究,BET,HRTEM以及FT-IR表征结果表明反应后xMg/LayCozNi MSU-S催化剂的介孔结构仍然保持完整;通过TG/DSC和O2-TPO表征确定了催化剂表面存在两种类型的积炭。活性测试结果表明,在重整反应50 h的过程中,3La2Co7Ni/MSU-S催化剂表现出最高的催化活性及稳定性且积炭量最少。  采用溶胶-凝胶法制备了一系列掺杂不同含量的xCeO2yNi/MCM-22催化剂。在GHSV=2.4×104 mL/g/h,700-750℃条件下进行的CO2/CH4重整反应结果表明, CeO2的存在能有效地抑制碳沉积并提高氢气的产量。测试结果表明8CeO2-9Ni/MCM-22催化剂在750℃时具有最好的活性及稳定性,这主要是由于CeO2表面的氧空位的存在可促进反应过程中积碳的消除。  分别采用溶胶-凝胶法和传统的湿浸渍法合成 CaO添加的Ni/MCF催化剂。在700-750oC,GHSV=24000 mL g-1h-1条件下考察催化剂的CO2/CH4催化性能;实验结果表明,用溶胶-凝胶法合成的催化剂比用湿浸渍法合成的催化剂具有更佳的催化活性和稳定性。其中,9CaO-9Ni/MCF催化剂在100 h反应过程中具有最好的催化活性和稳定性,CH4和CO2的转化率分别为93%和99%。  采用溶胶-凝胶法合成一系列0-12CeO2-9Ni/MCM-22催化剂,并对它们在玉米芯(生物质)/CO2干重整反应中的催化活性进行了研究。在700-750oC条件下考察催化剂的催化性能,Ni/MCM-22催化剂中 CeO2的存在使得催化剂活性增强,是因为催化剂表面 CeO2中的氧物种可以吸附 CO2并与碳反应。在不同温度下,4CeO2-9Ni/MCM-22催化剂表现出最好的催化活性。
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