本文關(guān)鍵詞：新型甲烷干重整氧化鋯載鎳催化劑制備與性能　出處：《大連理工大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：甲烷干重整反應(yīng)是同步轉(zhuǎn)化兩種較難活化溫室氣體(CH4和CO2),來制備合成氣(H2/CO)的有效途徑。合成氣可進一步轉(zhuǎn)化合成甲醇、氨、二甲醚、低碳混合醇、低碳烯烴等下游重要化工原料和合成液體燃料。由于廉價鎳具有和貴金屬可比的催化活性,已被廣泛用于甲烷重整反應(yīng)。但是,鎳基催化劑在重整條件下,易于燒結(jié)和形成積炭,從而導致催化劑穩(wěn)定性不夠理想。積炭失活在干重整中尤為嚴重,已成為制約其工業(yè)化應(yīng)用的瓶頸。因此,設(shè)計和制備具有高抗燒結(jié)、抗積碳穩(wěn)定性的鎳基催化劑,已成為甲烷干重整反應(yīng)的研究熱點。本論文從提高鎳基催化劑催化活性、穩(wěn)定性和抗積碳能力的角度出發(fā),制備了一系列新型鎳基催化劑,并研究其甲烷干重整催化性能和其構(gòu)效關(guān)系。主要的研究結(jié)果如下:(1)構(gòu)建了L-精氨酸有機配體輔助浸漬載鎳的新方法,制備出高分散鎳基催化劑。與常規(guī)硝酸鎳浸漬法相比,該方法可以有效提高鎳基催化劑金屬Ni的分散度、減小金屬Ni的晶粒尺寸,從而加強了金屬Ni與載體之間的相互作用,提高了催化劑的甲烷干重整催化活性和穩(wěn)定性。(2)采用水熱法,以廉價ZrOCl_2·8H_2O為鋯源,以葡萄糖和六次甲基四胺為結(jié)構(gòu)導向劑和礦化劑,制備了海帶狀分級結(jié)構(gòu)ZrO_2(ZrO_2-lj)。發(fā)現(xiàn),與傳統(tǒng)納米顆粒載體(ZrO_2-np)相比,海帶狀的分級結(jié)構(gòu)ZrO_2-lj具有較高的熱穩(wěn)定性。與Ni/ZrO_2-np催化劑相比,Ni/ZrO_2-lj催化劑具有較多較強的Lewis堿性位和較多具有強金屬-載體相互作用的NiO。Ni/ZrO_2-lj催化劑具有較好穩(wěn)定性及較低的積碳率(運行30 h,6.8 mg gcat-1 h-1)。(3)以氟化銨(NH4F)為結(jié)構(gòu)導向劑合成ZrO_2時。發(fā)現(xiàn),NH4F用量對載體形貌具有很大影響,合適NH4F用量可以制備出大麗花狀分級結(jié)構(gòu)的ZrO_2載體(ZrO_2-1.4)。與海帶狀分級結(jié)構(gòu)ZrO_2-lj為載體制備的Ni/ZrO_2-lj催化劑相比,Ni/ZrO_2-1.4表現(xiàn)出更強金屬-載體相互作用和更高CO2吸附能力。從而,Ni/ZrO_2-1.4催化劑具有更好的催化穩(wěn)定性和更低的積碳率(運行30 h,3.6 mg gcac-1 h-1)。(4)以NH4F-尿素水熱合成方法,在合適NH4F用量、尿素用量、水熱溫度及水熱時間條件下,制備出具有松果狀分級結(jié)構(gòu)的ZrO_2-FUAH。以其為載體制備的Ni/ZrO_2-FUAH催化劑與大麗花狀分級結(jié)構(gòu)ZrO_2-1.4制備的Ni/ZrO_2-1.4催化劑相比,其催化穩(wěn)定性得以進一步提升(運行30 h,積碳率3.3 mg gcat-1 h-1)。優(yōu)選出了甲烷干重整氧化鋯載鎳催化劑(Ni/ZrO_2-FUAH)。(5)考察優(yōu)選Ni/ZrO_2-FUAH催化劑的甲烷干重整長期穩(wěn)定性。發(fā)現(xiàn),反應(yīng)運行100 h,催化性能未見明顯降低,積碳率為0.6 mg gcat-1h-1。具有較好應(yīng)用前景。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O643.36

【參考文獻】

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本文編號：1322455