中孔镍基催化材料调控制备及在ch4co2重整反应中的性能研究

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1、中孔镍基催化材料调控制备及在CH4/CO2重整反应中的性能研究ControlledpreparationofmesoporousnickelcatalystmaterialsbyadjustingholeandstudiesonperformanceinCH4/CO2reformingreaction一级学科：化学学科专业：物理化学研究生：李建发指导教师：刘炳泗教授天津大学理学院二零一四年五月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其

2、他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名

3、：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据中文摘要近年来，利用甲烷化学重整技术制备用途广泛的合成气（H2/CO）成为热点课题之一。目前较新的重整技术是CH4/CO2重整（DRM），该反应是将两种温室气体CH4和CO2转变成H2/CO摩尔比低于1的合成气。但CH4/CO2重整还没有工业化，主要是因为所用的催化剂还不能适应工业生产的需要，容易失去活性。本论文设计制备了两种掺杂助剂的镍基催化剂，通过表征讨论它们的结构特性与催化活性的关系,并应用于CH4/CO2重整反应考察其活性，得出了以下一些结论:1.采用溶胶凝胶法制备不同钇掺杂量的镍

4、基催化剂（0-9%Y-NiO/SBA-15）。运用多种表征手段研究了催化剂的结构性质。XRD、TEM、UV、XPS的表征结果证实Ni粒子在载体SBA-15的介孔孔道中高度分散。TEM、BET、FT-IR表征结果表明Y-NiO/SBA-15催化剂的介孔结构在DRM反应中保持完整；TPR、UV、XPS表征结果表明由于Y2O3的加入，催化剂中的镍粒子与载体之间存在强的相互作用；TG、XPS表征结果表明在每种催化剂上的沉积碳的类型和数量不同。因为具有高比表面积、高镍粒子分散性和低碳沉积，9%Y-NiO/SBA-15表现出优异的催化活性。2

5、.采用溶胶凝胶法制备多种锆掺杂镍基催化剂（0-9%Zr-NiO/SBA-15）。应用多种表征手段研究催化剂的结构性质。锆的掺杂促进了活性金属氧化物粒子均匀地分散在催化剂表面，并与催化剂表面的HO-Si键结合形成Ni-O-Si键，使还原后的镍粒子分散均匀。避免了活性金属粒子的烧结和团聚，促进了催化剂的催化活性和稳定性。通过CH4/CO2重整实验发现，9%Zr-NiO/SBA-15的催化剂活性最高，甲烷转化率达到89%。3.添加助剂可以提高催化剂的催化能力，改善载体性质也可以提高催化剂的催化能力。在本论文中，尝试制备作为载体的新型介孔

6、材料，对制备工艺进行了初步的探索。由SBA-15制备CMK-3，再由CMK-3制备具有介孔结构的金属氧化物骨架。通过实验表明，控制催化剂煅烧温度特别重要。否则煅烧过程中介孔孔道易发生坍塌。过高的温度还会导致水蒸气蒸发过快，将孔道破坏。另外，本论文初步探索了表面活性剂N3-18-N3的合成工艺，此表面活性剂作为模板能够制备孔壁结晶度较好的介孔材料。核磁H谱及质谱证实合成产物即为目标产物。关键词：甲烷，CH4/CO2重整，镍，钇，锆，SBA-15，掺杂万方数据ABSTRACTInrecentyears,Itisoneofthehott

7、opicsthatthemethanereformingtechnologywasusedtopreparesynthesisgas(H2/CO)withextensiveutilization.Currently,newreformingtechnologyisCO2/CH4reforming(DRM),i.e.twogreenhousegasesCH4andCO2areconversedintosyngaswithH2/COmolarratioas1.CH4/CO2reforminghasnotbeenusedinindust

8、rybecausethecatalystcannotmeettheneedsofindustrialproductionandloseactivityeasily.Avarietyofnickel-basedcatalystdopedbyYandZ