复合载体镍基催化剂及其co甲烷化反应研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20111100114硕士学位论文类别:全日制硕士研究生题目:复合载体镍基催化剂及其CO甲烷化反应研究英文题目:ThestudyofNi-basedcatalystswithcompositesupportforCOmethanation研究生:冯旭学科名称:化学工程与技术指导教师:王红教授二○一四年六月万方数据万方数据√万方数据内蒙古工业大学硕士学位论文摘要煤制天然气是生产石油替代产品的有效途径。甲烷化反应放热量大，常用的Ni/Al2O3催化剂工业应用中存在的主要问题是还原

2、困难和热稳定性差。研究表明，掺杂稀土的复合载体能够改善Ni和Al2O3的相互作用、提高催化剂抗积碳性能和阻止活性组分的聚集烧结。本文利用CeO2丰富的表面缺陷，对CeO2-Al2O3复合载体中CeO2与Al2O3的相互作用、表面性能、酸碱性、晶相结构等进行了系统研究，优化了CeO2-Al2O3复合载体的合成条件，并探讨其结构调控和CO甲烷化反应性能的关联。采用浸渍法制备的复合载体中氧化铈含量的增加，有利于降低氧化镍的还原温度，增加还原量。CeO2-Al2O3复合载体有效阻止了镍铝尖晶石的形成。20%N40%CAJ催化

3、剂CO转化率在350℃时达到最大值99%，表现出低的起活温度。沉淀法制备铈铝复合载体的优化制备条件为：铈铝比20%、pH=10、焙烧温度650℃、陈化温度80℃。其中高的pH值增加了Al(OH)3的溶解能力，使得Ni与Al的作用力相对减弱，催化剂的低温镍和中温镍还原量明显增大。焙烧温度升高产生的镍铝尖晶石成分，抑制了催化剂活性。当反应温度为400℃时，20%N20%CAC10催化剂CO转化率达到100%，甲烷产率达到97%，甲烷选择性达到96.5%。该催化剂50h的稳定性实验证实在反应温度为450℃时CO的转化率均保

4、持在99%以上，甲烷的产率保持在96%附近，甲烷选择性在95%左右。溶胶-凝胶法制备的铈铝复合载体具有一定蜂孔状结构。20%N40%CAR750催化剂在500℃时CO的转化率达到100%，甲烷的产率达到96.3%，甲烷选择性达到96%。蜂孔结构有利于催化活性的提高，但因不完善的孔结构，降低了催化剂的高热活性。采用共沉淀法制备的介孔YAlO孔道具有一定的有序性的蠕虫状孔道结构，孔壁上含有Al5Y3O12晶粒，晶粒经介孔相互连通，晶粒大小约为6nm。介孔催化剂NYA50h的50h稳定性实验，随时间增加活性下降，该催化剂的

5、高热稳定性明显低于20%N20%CAC10催化剂。复合载体催化剂的催化活性优于单一铝载体镍基催化剂，相对规整的孔结构能够提高催化活性，蜂孔的孔径尺寸相对介孔的大，因而其使得活性组分分散的更好，还原出更多活性组分，起活温度低，但孔壁过于纤薄，使得耐热稳定性很差，温度升高，活性迅速下降。万方数据内蒙古工业大学硕士学位论文关键词：镍；稀土；复合载体；甲烷化；一氧化碳万方数据内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractCoalandnaturalgasisaneffectivewaytoproducealternativest

6、opetroleumproducts.MethanationreactionhasalargeamountofheatreleaseandthemainproblemofNi/Al2O3catalystscommonlyusedinindustrialapplicationsishardtoreduceandpoorthermalstability.Studieshaveshownthatdopedwithrare-earthcompositecarriercanimprovetheinteractionbetwee

7、nNiandAl2O3,increasethecatalystperformanceofresistancetocarbondepositionandpreventactivecomponentaggregatedandsintered.Inthispaper,becauseofCeO2-richsurfacedefects,wesystematicstudytheinteractions,surfaceperformance,acid-basepropertyandcrystalstructurebetweenAl

8、2O3andCeO2ontheCeO2-Al2O3compositecarriertooptimizethesynthesisconditionsofCeO2-Al2O3compositesupport.Also,weinvestigatedtheadjustmentandcontrolofstructureanditsrelationbetw