MgO添加介孔Ni/MAS-24催化剂的制备,表征及其CH4/CO2重整反应性能研究

摘要

随着世界范围内煤炭、原油储量的锐减，获取能源的需求日益增强，特别是对于没有相关技术以取代能源发电的国家；同时，化石能源的燃烧排放出来的温室气体使得全球变暖的趋势逐渐加剧，因此，开发利用环境友好的新能源成为科学界以及工业界最重要的挑战之一。氢能源以高效、清洁的特点而备受青睐，而由于天然气（甲烷CH4）具有储量大，H/C比高，燃烧生成CO2少的优势成为生产氢的优良原料。在天然气转化利用的技术中，甲烷二氧化碳重整反应以其可以同时减少并有效利用温室气体（CH4与CO2）的特点引起了广泛的研究兴趣。
　　本文以含有微孔ZSM-5结构的介孔铝硅材料MAS-24作为甲烷二氧化碳重整反应催化剂的载体，MAS-24通过ZSM-5纳米微晶合成，具有强的酸性、大的比表面积以及高的水热稳定性等优点。采用溶胶凝胶法合成了一系列0-12wt％MgO-10wt%Ni/MAS-24催化剂，并通过X-射线衍射（XRD），N2吸附分析（BET），傅里叶红外（FT-IR），H2程序升温还原（H2-TPR），CO2程序升温脱附（CO2-TPD）,紫外可见光谱（UV-DRS），热重/差热分析（TG/DSC）以及高分辨率透射电镜(HRTEM)进行表征，探究了不同MgO负载量及不同的反应温度对甲烷二氧化碳重整催化剂性能的影响。具体操作是在700℃，1atm，CH4/CO2=1,空速24L·gcat-1·h-1条件下对各个催化剂CH4/CO2重整反应性能进行评价，结果表明9wt%MgO-10Ni/MAS-24催化剂呈现出最好的反应活性及稳定性，催化剂上CH4与CO2的转化率达到最大分别为79%，93%。另外，9wt%MgO-10Ni/MAS-24催化剂在800℃条件下60h稳定性测试表明，CO2（99%）的转化率，H2(95%)和CO(99%)的选择性，积碳率(约为0.3%)几乎都保持不变，尽管在后30h内，CH4转化率从前30h保持不变的的93%降低到83%；这主要是由于Ni活性颗粒通过MgO与NiO的协同作用具有高分散性，以及催化剂表面的碱性影响，阻止了CH4/CO2重整反应过程中Ni活性颗粒的烧结及活性位上积碳的生成。

目录

声明

第一章 文献综述

1.1 前言

1.2甲烷的转化与利用

1.3二氧化碳的转化与利用

1.4甲烷二氧化碳重整反应研究概况

1.5论文选题依据

第二章 实验部分

2.1 实验所需药品及仪器

2.3 催化剂样品的制备

2.4 催化剂样品的表征

2.5 催化剂的CH4/CO2重整反应性能测试

第三章 实验结果和讨论

3.1载体及催化剂的XRD, BET, FT-IR表征

3.2 载体及催化剂的H2-TPR 和CO2-TPD表征

3.3 催化剂的紫外可见漫反射光谱 (UV-DRS) 表征

3.4 催化剂TG-DSC表征

3.5 催化剂HRTEM 表征

3.6 催化剂的反应活性及稳定性测试

第四章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附录

致谢