二氧化碳甲烷化Ni/SiC催化剂的研究
CO2甲烷化是解决温室效应和碳资源循环利用的有效途径之一,因此近年来受到广泛关注.CO2甲烷化所用的催化剂一般为负载型Ⅷ族过渡金属催化剂,其中研究最多的是活性高、成本较低的Ni基催化剂.目前常用的载体为氧化物载体,如SiO2,Al2O3等.由于该反应为放热反应且这些载体的导热性差,反应过程产生的热效应容易使Ni发生烧结,导致催化剂失活.为了解决上述问题,本文将具有优良热稳定性和导热性能的SiC用于CO2甲烷化催化剂载体,考察了SiC负载型催化剂在该反应中的催化性能,研究了预处理条件、活性组分前躯体、助剂的添加等因素对催化剂活性的影响.主要结论如下:
(1)考察了活性组分种类(Fe、Co和Ni)、SiC载体的比表面积和形貌等对SiC负载型催化剂性能的影响,筛选出Ni/SiC的CO2甲烷化活性最佳,具有较大比表面的SiC作为载体能促进Ni在催化剂表面的分散度,提高催化活性.
(2)考察了负载量、焙烧温度和还原温度等对以硝酸镍为前躯体采用浸渍法制备的Ni/SiC催化剂CO2甲烷化催化性能的影响,发现镍含量为15wt.%,焙烧温度和还原温度分别为700℃和400℃条件下制备的镍基催化剂具有较好的反应活性.
(3)第二金属组分La、Ce、Zr的添加可以有效提高Ni/SiC催化剂的活性和稳定性.其中含5wt.%镧助剂的催化剂,活性和稳定性最好.15Ni5La/SiC催化剂上发生甲烷化反应的起始温度比15Ni/SiC的降低了50℃,主要原因是La的加入提高了Ni在催化剂表面的分散度,增强了活性组分与载体的相互作用,改变了Ni周围电子云密度,从而促进了反应物CO2的活化.
(4)镍盐前躯体的种类对镍在载体上的分散及存在状态有重要影响,考察了镍盐前躯体的种类对Ni/SiC催化剂催化性能的影响,结果表明以醋酸镍和乙酰丙酮镍为前躯体制备的Ni/SiC在CO2甲烷化中表现出高活性和高稳定性,这与载体表面上Ni的高分散有关.
- 作者：
- 职国娟
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院
- 专业名称：
- 物理化学
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 郭向云；王英勇
- 关键词：
- CO2甲烷化；Ni/SiC催化剂；浸渍法；镍盐前躯体
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