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与传统的甲烷水蒸汽重整工艺相比，甲烷部分氧化(POM)制取合成气具有以下优点：能耗低，反应速度快，产物中H2/CO的摩尔比为2，适合作为合成甲醇和F-T反应的原料气，因此近年来受到很大关注。在POM反应中，金属Ni具有活性高、成本低等优点，已被广泛地研究。Ni常被负载于Al2O3、SiO2载体上。由于Al2O3、SiO2导热性能差，催化剂在POM反应中容易产生热点，积炭严重，导致催化剂失活。为了解决上述问题，本论文将具有优良导热性能和热稳定性等优点的新型SiC载体应用于POM反应中，考察SiC催化剂在POM反应中的催化性能，研究影响催化剂活性的因素，并对载体进行表面修饰，改善催化剂的活性和稳定性。主要研究内容如下：
(1)POM催化剂的筛选
活性组分种类和负载量、载体种类(Fe、Co和Ni)、比表面积和形貌等都影响催化剂的催化性能，Ni/SiC是优良的POM催化剂。Ni/SiC比常用的Ni/Al2O3具有更高的活性和稳定性，该催化剂在POM反应中的积炭量明显少于Ni/Al2O3；多孔的具有中等比表面积的SiC(30-50m2/g)适合用作POM催化剂的载体。
(2)预处理条件对Ni/SiC催化剂催化活性的影响
700℃下焙烧的催化剂具有稳定的高活性，但900℃下焙烧的催化剂，活性稳定性差，而且900℃下焙烧的催化剂在反应中容易积炭。高温焙烧催化剂的积炭形态主要为壳状炭，而低温下焙烧的催化剂的积炭主要为碳纳米管。同时，我们也发现，Ni/SiC催化剂焙烧后不经过预还原处理就可直接应用于POM反应，且表现出很高的活性。此外，我们在研究还原温度对催化剂催化性能的影响时发现，高温还原导致催化剂表面形成硅化物，催化剂的活性较低。
(3)反应条件对Ni/SiC催化剂催化活性的影响
空速、CH4/O2的摩尔比和反应温度都影响催化剂的活性。结果表明，在甲烷部分氧化过程中，反应温度不仅影响催化剂的活性，而且影响催化剂活性组分的存在形式、积炭量以及积炭的形貌。在500℃下，催化剂活性很低，表面Ni物种十分复杂，催化剂积炭严重，主要为碳纳米管。但在850℃下，催化剂具有稳定的高活性，活性组分表面物种主要为金属Ni，催化剂积炭量少，主要为壳状炭。
(4)Ni/SiC催化剂再生性能和稳定性的研究
催化剂在850℃下运行360小时后，仍然具有很高的活性，表明它具有良好的稳定性。失活后的催化剂经过简单地烧炭再生后，CH4转化率仍然在80％以上，表明Ni/SiC催化剂具有很好的再生性能。
(5)Ni/SiC催化剂在POM中失活的研究
金属Ni颗粒的烧结、催化剂的积炭以及Ni与载体发生化学反应生成无活性物种等都是造成Ni/SiC催化剂失活的原因，而且催化剂的积炭量随金属Ni颗粒的变大而增加。同时，我们也发现积炭量和活性组分的存在形式随催化剂床层的位置变化。
(6)表面修饰剂对POM催化剂催化性能的影响
我们加入Al2O3、SiO2和La2O3对SiC载体进行表面修饰，研究它们对催化剂催化性能的影响。发现在Ni/SiC催化剂中加入适量Al2O3可以增加Ni的分散度，增强了活性组分与载体的作用力，Al2O3含量为15wt％的Ni-Al2O3/SiC催化剂活性最高；加入SiO2会降低了催化剂的抗积炭能力，催化剂稳定性下降；加入La2O3降低了催化剂的活性，而且破坏了催化剂的稳定性。