论文部分内容阅读
甲烷二氧化碳重整制取合成气反应，不仅为天然气资源的合理利用及缓解温室气体排放量提供了有效的解决途径，还因其为一可逆的强吸热过程，可作为能量传输系统，用来贮存太阳能、核能等。因而，近年来引起全世界学术界及工业界的广泛关注。该过程工业化的一个关键性问题，就是高活性、高稳定性实用型催化剂的研制开发。目前大量的研究集中于贵金属及镍基催化剂。前者价格昂贵，后者因积炭严重稳定性差。本论文重点对Co催化剂体系进行研究，经过合理设计，得到了一系列既具有优良的催化活性，又有独特的抗积炭性能的Co催化剂。 第二章研究载体对钴催化剂结构、性能的影响。结果表明，金属与载体之间相互作用的强弱是影响催化剂性能的重要因素。由于金属-载体相互作用的不同，Co／SiO2、Co／Al2O3和Co／HZSM-5催化剂在催化活性、稳定性和失活机理等方面表现出明显的差别。首次发现HZSM-5是甲烷二氧化碳重整钴催化剂的一种优良载体。与Co／HZSM-5相比，Co／SiO2和负载量低于6％的Co／Al2O3活性较低且不稳定。研究证明，Co／SiO2的失活原因主要为Co0晶粒的烧结，而Co／Al2O3的失活则为反应过程中Co0→CoAl2O4的转变所致。几种催化剂上的积炭均不是失活的主要原因。 第三章，采用TPO、NH3-TPD、CO2-TPD、FT-IR和脉冲反应技术研究了Co／HZSM-5催化剂上的积炭行为及其影响因素。结果表明，积炭主要来源于CH4的解离，而后者又与催化剂的表面酸性有关。提高载体Si／Al比，添加Na2O、K2O、MgO和La2O3等助催化剂，可降低催化剂表面酸性，增强CO2的解离消炭能力，从而有效的抑制积炭。然而添加Na2O、K2O，由于过分抑制了CH4的解离，导致催化剂活性下降。而MgO、La2O3特别La2O3是最有效的助催化剂。