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本论文采用溶胶-凝胶法、络合法、热解法和共沉淀法成功制备了系列LaFeO3钙钛矿催化剂,CH4稳态切换反应表明制备方法对LaFeO3选择氧化制合成气性能有很大影响。其中溶胶-凝胶法制备的LaFeO3催化剂具有较好的CH4选择氧化制合成气性能。对溶胶-凝胶法使用的络合试剂的研究表明使用氨基乙酸制备的LaFeO3具有更好的CH4催化转化性能。
通过对LaFeO3催化剂焙烧温度和焙烧时间两个关键制备条件的考察,发现900℃焙烧5h的催化剂具有最好的反应性能。焙烧温度超过1000℃和焙烧时间超过10h对LaFeO3的供氧速率和CH4的转化率都不利,但仍保持很高的CO选择性。
采用XRD,TPSR,TPR,脉冲反应等实验方法对一系列不同Fe:La摩尔比的LaFexO3-δ进行的研究表明,当Fe:La摩尔比超过1h不利于CH4的选择氧化,当Fe:La摩尔比在0.8-1.0之间时催化剂具有良好的CH4选择氧化性能。同时LaFexO3-δ系列催化剂不会对H2进行二次氧化,CH4转化时有很高的H2选择性。
对LaFeO3进行不同程度的补氧实验表明,补氧量对甲烷在催化剂上的转化率有明显影响,而对CO的选择性影响不大,补氧量增加甲烷转化率降低。
添加不同含量的Al2O3胶粘剂进行喷雾成型的催化剂评价显示,添加Al2O3使CH4转化率和CO选择性同时降低,添加量越多催化剂性能越差。