Ni基催化剂上CO加氢过程的原位红外研究

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1、Ni基催化剂上CO加氢过程的原位红外研究StudyonNi-basedcatalystsforCOhydrogenationbyin-situFTIR学科专业：化学工程研究生：杨博指导教师：郭翠梨研究员天津大学化工学院二零一四年六月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献

2、均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要合成气甲烷化作为煤化工领域的重要技术之一，近年颇受人们的关注，

3、甲烷化机理的研究对于该反应催化剂的改性具有重要的指导意义。本文使用浸渍法制备了Ni/Al2O3(NA)和Ni/ZrO2-Al2O3(NZA)催化剂，通过固定床反应器以及X射线衍射（XRD）、氢气程序升温还原（H2-TPR）、N2吸脱附等表征手段考察了ZrO2的加入对于催化剂CO甲烷化催化性能的影响。利用原位漫反射红外光谱法(In-situFTIR)对两种催化剂表面的甲烷化机理进行了探讨，结论如下：（1）研究了ZrO2的加入对于催化剂在不同反应温度，反应时间，CO/H2配比条件下催化性能的影响。NZA催化

4、剂具有更好的低温反应活性、催化稳定性，这是因为ZrO2的加入改变了催化剂表面的物化性能，使得NZA催化剂可以很好的抑制石墨炭的生成。（2）通过对催化剂表面CO吸附和甲烷化反应原位红外研究，发现CO的解离方式为氢助解离，羰基氢化物与多氢羰基氢化物是甲烷化反应的活性物种；ZrO2的加入改变了Al2O3载体的物化性能，使甲酸盐与碳酸盐物种的生成与积累受到抑制，因此NZA催化剂具有更好的的稳定性和选择性。（3）通过研究催化剂表面物种在H2气氛中随时间的变化，发现CO甲烷化反应过程是通过活性吸附的CO→羰基氢化物

5、→多氢羰基氢化物→甲烷的反应途经完成的。桥式吸附位和线式吸附位上的羰基氢化物与NZA催化剂间的相互作用力小，更容易与吸附H反应生成甲烷，因此NZA催化剂在相同的反应温度下比NA催化剂表面的甲烷特征峰强度高。关键词：甲烷化反应；Ni催化剂；复合载体；机理；原位红外万方数据ABSTRACTThesyngasmethanationreactionhasbeenpaidattentionasoneofthekeytechnologiesofcoalchemicalindustryrecently.Itisimp

6、ortantforthemodificationofcatalyststohaveadeepinsightintothemechanismofCOmethanation.Inthispaper,Ni/Al2O3(NA)andNi/ZrO2-Al2O3(NZA)werepreparedbyimpregnationmethod.TheeffectofZrO2oncatalyticperformanceforCOmethanationwasinvestigatedthroughfixed-bedreacter

7、,XRD,H2-TPR,N2adsorptionanddisorption.Meanwhile,COmechanismwasdiscussedbythein-situFTIR.bycomparingthechangesofFTIRdifferenceCOadsorptionandmethanationreactionoverthecatalystsbeforeandaftertheadditionofZrO2,themechanismofCOmethanationandreasonsfortheincr

8、easeofthecatalyticactivityofNi/ZrO2-Al2O3(NZA)weregiven.Themainresultsarefollows:(1)TheeffectofZrO2oncatalyticperformanceofcatalystsatdifferenttemperature,timeandCO/H2ratioareinvestigated.Theresultsshowthattheactivityandst