催化剂制备工艺

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1、催化剂制备工艺1催化剂的载体甲烷自热重整所用催化剂的载体需要具有适当的晶相组成、比表面和孔结构，以有利于反应物分子在催化剂表面吸附、活化，同时也有利于产物分子脱附而离开催化剂表面，防止积炭反应的发生此外载体还应具有较好的机械强度。目前研究较多的载体有Al2O3、MgO、SiO2、TiO2、CeO2、ZrO2、SiO2-Al2O3Y型分子筛等。Bhattacharya等[1]考察了在温度为1023K，空速为5000h-1，CH4/O2为8:1时，负载在不同载体上的Pt催化剂的部分氧化反应结果。所用的催化剂载体分别为IIIA，IVA金属氧

2、化物和稀土金属氧化物，γ-AL2O3和SiO2。研究表明，因载体不同，甲烷转化率在33.4%到66.9%之间变化，除SiO2外，其它载体担载的催化剂一氧化碳的选择性均超过99%以上。曹立新等[2]对5种不同载体(Al2O3、ZrO2、SrTiO3、SiO2、TiO2)上担载l0%NiO所制得的催化剂进行甲烷氧化制合成气影响的考察。实验结果表明该系列催化剂的活性顺序为：NiO/Al2O3＞NiO/ZrO2＞NiO/SrTiO3＞NiO/SiO2>NiO/TiO2。TPR结果显示NiO与不同载体之间经1073K焙烧都有不同程度的相互作用。

3、TPD表明催化剂表面相对较强的碱中心有利于甲烷分子的活化，并能增加催化剂抗积炭性能。因为载体表面的酸碱性对催化剂的活性和抗积炭能力有很大影响，所以选择催化剂载体时，也要考虑载体表面的酸碱性。一般认为，催化剂表面有相对较强的碱性中心，将有利于增强催化剂的抗积炭能力。Zhang等[3]研究了以A12O3、TiO2、SiO2、MgO、La2O3、YSZ为载体的0.5wt.%Rh催化剂的二氧化碳重整的反应性能。结果表明：在923K，CH4/CO2=1.0的反应条件下，重整的初活性顺序是YSZ>Al2O3>TiO2>SiO2>La2O3>MgO

4、。在1023K，20%CH4，20%CO2，60%He的反应条件下，在Rh/SiO2和Rh/YSZ上进行50h的重整反应，没有发现催化剂的失活。可以看出，各个载体间的差异很大，Al2O3由于具有适宜的比表面和孔结构可以用作CH4自热重整催化剂的载体，而且不同类型Al2O3的反应活性也有所不同。李振花等[4]分别采用α-Al2O3、θ-Al2O3、γ-Al2O3为载体，测定了载体对甲烷部分氧化制合成气的活性和CO选择性的影响。发现催化剂在773K下用H2还原后，10%Ni/θ-Al2O3、Ni/γ-Al2O3对甲烷部分氧化反应无活性，只

5、有10%Ni/α-Al2O3对反应有活性。XRD测试结果表明，10%Ni/γ-Al2O3催化剂在1123K下反应4h后，其载体的晶型由γ-Al2O3转变为α-Al2O3。余林等[5]考察了Ni负载量为8%的Ni/γ-Al2O3，Ni/δ-Al2O3，Ni/θ-Al2O3，Ni/α-Al2O3四种催化剂的甲烷部分氧化活性及选择性。结果表明：在1043K下，甲烷转化率及CO和H2的选择性排序为Ni/γ-Al2O3

6、择性的差异是由不同结构Al2O3载体的性质不同所致。以Al2O3作为载体，不仅提供了反应物与催化剂活性中心的接触表面，而且Al2O3与活性组分Ni会发生作用，形成NiA12O4尖晶石结构，对催化反应的活性及积炭都有较大影响。Sahli等[6]将用凝胶溶胶法制备的NiAl2O4的催化剂用于二氧化碳重整反应。结果表明，Ni/Al低于尖晶石结构的催化剂因镍粒子的高度分散，不仅具有高的二氧化碳重整活性，而且能够抗积炭的生成。Requies等[7]研究了Ni/MgO和Ni/La2O3催化剂的甲烷部分氧化的反应性能。结果表明：在1073-1273

7、K的温度范围内，这两种催化剂都具有高的部分氧化活性。对于Ni/La2O3，NiO2通过固态反应与La2O3形成LaNiO3，LaNiO3在H2气氛或反应过程中还原成与La2O3晶格紧密接触、高度分散的镍原子。这种镍原子的存在是催化剂具有高催化活性的原因。Ni/MgO具有比Ni/La2O3更高的活性和稳定性。这是因为NiO与MgO形成了(Mg，Ni)O固溶体。在反应过程中，高度分散的镍具有优良的甲烷部分氧化性能。另外，稳定性实验表明Ni/MgO比Ni/La2O3具有更高的活性和稳定性。作者把这一发现归结为高温下生成更多(Mg，Ni)O固

8、溶体所致。Barbero等[8]在考察以MgO、La2O3和ZrO2为载体的镍基催化剂对甲烷部分氧化反应的催化行为时，得出了与Requies等相似的结果。此外他们还指出，对于Ni/ZrO2催化剂，由于金属镍粒子与载体结合