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天然气转化制氢气用于燃料电池将在21世纪将发挥重要作用。尽管甲烷部分氧化，催化燃烧以及二氧化碳重整技术发展迅猛，甲烷水蒸汽重整仍然是最主要的制氢技术。Ni因具有较低的价格和高的活性，是应用最广泛的重整催化剂。然而，Al2O3负载的Ni基催化剂在积碳，活性组分的烧结以及NiAl2O4尖晶石相的生成造成的催化剂失活方面仍待改进。
本论文研究了以Al2O3担载的Ni及其双金属催化剂的甲烷水蒸汽重整反应，目的是开发出一高活性，低积碳特性和抗烧结的高稳定性的Ni基催化剂。
1.Ni/ZrO2催化剂甲烷水蒸气重整反应的研究ZrO2与Al2O3一样同时具有酸碱性和高的表面积，但其耐热性能远优于Al2O3。ZrO2催化剂在CO2重整甲烷制合成气反应中表现出较好的抗积碳能力。本文系统地研究了Ni/ZrO2-Al2O3催化剂在甲烷水蒸汽重整反应中的反应性能，考察了制备条件及反应条件对催化剂性能的影响。
Ni与ZrO2的强相互作用力改善了Ni的分散度，提高了催化剂的活性和稳定性。随着反应温度的升高，CH4的转化率和CO选择性随之升高。H2O/CH4比的增加，有助于CH4的转化率的提高，而CO选择性则下降了。CH4的转化率和CO选择性与Ni含量成正比关系，但当Ni担载量较高时(＞12.5％)，较大的Ni颗粒容易积碳，而造成催化剂的失活。
2.Ni基双金属催化剂甲烷水蒸气重整反应的研究本文研究了添加少量贵金属(Pt，Pd)的Ni/Al2O3催化剂对甲烷水蒸汽重整反应抗积碳能力和催化性能的影响。催化活性实验表明，添加少量Pt的样品显著提高了Ni/Al2O3催化剂的活性，稳定性，抗积碳能力和抗氧化能力，而添力I]Pd的样品对Ni/Al2O3催化剂的催化性能提高并不明显。利用氢气程序升温还原(H2-TPR)，X射线晶体衍射(XRD)，热重-差热分析(TG-DTA)等手段对反应前后的催化剂进行了表征，研究发现在Ni-Pt/Al2O3催化剂中Ni与Pt之间存在较强的相互作用力，在主要由Ni覆盖的表面形成了Ni-Pt双金属簇，提高了Ni的分散度，在催化剂的表面易于形成较小的Ni颗粒，抑制了Ni的烧结，改善了Ni基催化剂的抗积碳能力；贵金属Pt通过H2的溢流效应促进了Ni的还原，抑制了催化剂的氧化。而在Ni-Pd/Al2O3中，Ni和Pd存在着一定的偏析效应，不能有效的形成Ni-Pd双金属簇，在还原过程中分别被还原。