采用浸漬法制備了一系列Ni-Fe/蒙脫土（MMT）催化劑,并應用于乙醇水蒸氣重整制氫反應（ESR）。采用X射線衍射（XRD）、N₂吸附脫附分析和H₂-程序升溫還原（H₂-TPR）表征手段對催化劑的物理化學性質、還原性能、碳沉積等進行了研究。結果表明,Ni-Fe/MMT催化劑中,Ni、Fe高度分散在載體MMT層間及表面,而且Fe的加入降低了Ni顆粒的粒徑,增強了Ni²⁺與載體的相互作用力。以10Ni5Fe/MMT為催化劑,在反應溫度為500℃、水醇比為3∶1、空速為12 h^-1,反應進行30 h后,乙醇轉化率為100%,氫氣選擇性仍保持72%,副產(chǎn)物CO和CH₄含量明顯降低。這是因為催化助劑Fe的引入,一方面,提高了Ni的分散度,使得ESR低溫活性較好;另一方面,減小了Ni顆粒粒徑,小顆粒的Ni有利于抑制甲烷的生成,并且Fe的加入加強了甲烷重整和水煤氣變換反應,提高產(chǎn)物中氫氣的選擇性。 

【文章來源】：燃料化學學報. 2016年08期 北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

Ni-Fe/MMT催化劑的XＲD譜圖

圖2催化劑的N2吸附-脫附等溫曲線Figure2N2adsorption-desorptionisothermsofdifferentcatalystsa:10Ni/MMT;b:MMT;c:10Ni7Fe/MMT;d:10Ni3Fe/MMT;e:10Ni5Fe/MMT圖3催化劑的孔徑分布Figure3Poresizedistributionsofdifferentcatalysts表2MMT、10Ni/MMTandNi-Fe/MMT催化劑的孔結構性質Table2PhysicalpropertiesofMMT，10Ni/MMTandNi-Fe/MMTcatalystsSampleBETsurfaceareaA/(m2·g－1)Porevolumev/(cm3·g－1)Poresized/nmMMT23．450．065．5210Ni/MMT16．340．046．8310Ni3Fe/MMT14．720．058．6510Ni5Fe/MMT12．810．049．9610Ni7Fe/MMT9．4470．0310．042．3H2-TPＲ表征10Ni/MMT和Ni-Fe/MMT催化劑的還原性能表征見圖4。由圖4可知，NiO的還原分為三個階段。低溫階段300－400℃是載體表面自由NiO的還原;400－600℃是與載體有弱的相互作用的NiO的還原;600－800℃是Ni與載體強的相互作用NiAl2O4的還原。10Ni/MMT催化劑中位于450℃的還原峰是蒙脫土表面的自由NiO的還原［24］，703℃的還原峰是與蒙脫土作用力較強的NiO的還原，與Al形成NiAl2O4尖晶石［25］。對于Ni-Fe/MMT催化劑，400－600℃形成的大還原峰歸因于Ni氧化(NiFe2O4)和Fe氧化物(包括FeAl2O4尖晶石、Fe2O3和Fe3O4)的還原［26］，高溫區(qū)700℃左右是Ni與Al相互作用的形成合金或尖晶石結構。相比Ni/MMT催化劑，發(fā)現(xiàn)添加Fe金屬的催化劑隨著Fe含量的增加，其還原峰向高溫移動，說明Ni-Fe雙金屬催化劑中Ni、Fe及載體間存在強烈的相互作用。并且在700℃附近的還原峰NiAl2O4減少，更進一步說明，F(xiàn)e的加入減少了NiAl2O4的形成，進而提高了催化劑的?

圖2催化劑的N2吸附-脫附等溫曲線Figure2N2adsorption-desorptionisothermsofdifferentcatalystsa:10Ni/MMT;b:MMT;c:10Ni7Fe/MMT;d:10Ni3Fe/MMT;e:10Ni5Fe/MMT圖3催化劑的孔徑分布Figure3Poresizedistributionsofdifferentcatalysts表2MMT、10Ni/MMTandNi-Fe/MMT催化劑的孔結構性質Table2PhysicalpropertiesofMMT，10Ni/MMTandNi-Fe/MMTcatalystsSampleBETsurfaceareaA/(m2·g－1)Porevolumev/(cm3·g－1)Poresized/nmMMT23．450．065．5210Ni/MMT16．340．046．8310Ni3Fe/MMT14．720．058．6510Ni5Fe/MMT12．810．049．9610Ni7Fe/MMT9．4470．0310．042．3H2-TPＲ表征10Ni/MMT和Ni-Fe/MMT催化劑的還原性能表征見圖4。由圖4可知，NiO的還原分為三個階段。低溫階段300－400℃是載體表面自由NiO的還原;400－600℃是與載體有弱的相互作用的NiO的還原;600－800℃是Ni與載體強的相互作用NiAl2O4的還原。10Ni/MMT催化劑中位于450℃的還原峰是蒙脫土表面的自由NiO的還原［24］，703℃的還原峰是與蒙脫土作用力較強的NiO的還原，與Al形成NiAl2O4尖晶石［25］。對于Ni-Fe/MMT催化劑，400－600℃形成的大還原峰歸因于Ni氧化(NiFe2O4)和Fe氧化物(包括FeAl2O4尖晶石、Fe2O3和Fe3O4)的還原［26］，高溫區(qū)700℃左右是Ni與Al相互作用的形成合金或尖晶石結構。相比Ni/MMT催化劑，發(fā)現(xiàn)添加Fe金屬的催化劑隨著Fe含量的增加，其還原峰向高溫移動，說明Ni-Fe雙金屬催化劑中Ni、Fe及載體間存在強烈的相互作用。并且在700℃附近的還原峰NiAl2O4減少，更進一步說明，F(xiàn)e的加入減少了NiAl2O4的形成，進而提高了催化劑的?

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]蒙脫土有機化及其插層質子交換膜的研究[D]. 胡正文.大連理工大學 2013
[2]基于蒙脫土礦物的幾種生態(tài)環(huán)境材料的制備、性能及應用研究[D]. 張兵兵.內(nèi)蒙古大學 2013



本文編號：2927913