探究甲烷部分氧化制合成气中ni基催化剂的改性研究

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1、天津大学硕士学位论文甲烷部分氧化制合成气中Ni基催化剂的改性研究姓名：田树勋申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：李振花20031201中文摘要甲烷部分氧化制合成气(POM)具有能耗低、CO和H2选择性高、n(H2)／n(co)的比例适合于合成甲醇及费-托合成等优点。开发活性高、稳定性好的Ni基催化剂是该工艺能否实现工业化的关键。本文主要研究添加助剂和等离子体对Ni基催化剂的改性效果和作用机理。研究表明，不同载体制得的催化剂性能也不尽相同，甚至差别很大。与其他几种氧化物载体相比，A1203载体具有较好的活性。在所考察的几

2、种以A120，为载体的催化剂中，a-A1203为载体的活性较高，但选择性较低，以3,：A1203为载体的催化剂，活性和选择性都较低。催化剂Ni／0一A1203无论活性还是选择性都较高。一定反应条件下，10％Ni／or．A1203催化剂的活性和稳定性均高于10％N咖．A1203催化剂。10％Ni／3'-A1203催化剂经800℃还原和800℃反应后的比表面下降以及该催化剂在反应过程中的积碳都是导致该催化剂稳定性下降的原因。助剂的改性结果表明，甲烷部分氧化制合成气中，添加助剂对以mAl203为载体的镍基催化剂的调变作用要好于以Y

3、．A1203为载体的镍基催化剂。在所添加的三种助剂Ce，La和Ca中，Ce和La的改性作用明显高于Ca。助剂的添加量并不是越多越好，在10％Ni／'／-A120，催化剂中添加助剂ce的最佳量为1％，助剂La的最佳量为2％，在同为最佳量时，La的抗积炭性能优于Ce。等离子体对催化剂表面的改性实验结果表明，空气等离子体处理Ni基催化剂能提高其催化活性、比表面和Ni的分散度，但不会改变催化剂的晶相结构。氦气等离子体对催化剂有显著改性作用，等离子体能从多个因素影响催化剂的活性和稳定性的提高。等离子体处理会抑制催化剂上积碳的发生，在一

4、定程度上提高了其稳定性。关键词：甲烷，部分氧化，镍基催化剂，助剂，等离子体ABSTRACT111ecatalyticpartialOxidationofmethane(POM)tosyngas(CO+H2)hasbeenextensivelyinvestigatedsincetheselectivityofsyngasandmethaneconversionarehi曲athi曲spacevelocityandthesyngasproduced、ⅣithamolarratioofH2／COas2：1canbedirectly

5、usedasfeedformethanolorFischer-TropschsynthesisThekeyproblemlimitingthefurtherindustrialproductionofsyngasbyPoMprocessisthecatalyticdeactivatiOnduetocarbondeposition．Inthispaper,thesurfacemodificationofNicatalystbvaddingpromotersandplasmatreatmentWaSstudied．Thesupp

6、orteffectwastestedfirstandtheresultsshowedthatAlz03supportwasbeRerthanotheroxides．AmongtheA1203supporttested,Ni／0-Ah03catalystisthebestcatalystinbothofactivityandselectivityandNi／n—A1203catalysthashigheractivityandlowerC0Selectivity．。Boththeactivityandtheselectivit

7、yofNi／,／．Al，O，catalystwerelOW．Theresultsof250hdecayexperimentindicatedthatthecatalyticstability’of10％Ni／ct-A1203isbetterthanlO％Ni忙A1203catalystThespecificsurfaceareaandXRDmeasurementsforthecatalystsbeforeandafterreactionweredoneandtheresultsrevealedthaton10％Ni～一A12

8、03catalyststhedecreaSeofsurfaceoxenandcarbondepositionwasoneofthefactorsresultinginthedecreaseofthecatalyticactivity．WjchoosetheNib[-A1203andNi／a