还原条件对甲烷催化裂解催化剂活性影响探究

摘要

用溶胶凝胶法制备了w(Ni)=50%的Ni/Al_2O_3催化剂,考察了不同还原条件对其催化裂解甲烷性能的影响。对新鲜的和使用后的催化剂进行了N_2物理吸附、XRD和H_2-TPR表征。结果表明:随着催化剂还原时间的延长,甲烷转化率先增加后降低,在还原90min时达最高,而氢气选择性则是逐渐增高;随着催化剂还原温度的提高,甲烷转化率呈现先增加后降低的趋势,氢气选择性则呈现逐渐增加的趋势,在800℃以上趋于100%。表征结果表明焙烧后的催化剂上存在3种不同形式的NiO,在还原过程中,自由态的NiO最易被还原,分散态的NiO次之,固定态的NiO最难被还原。将催化剂活性的降低归结于催化剂上大晶粒的镍物种在高温H_2氛围下发生的烧结现象。还原时间的延长有利于催化剂中NiO物种被还原,但是同时也发现,单纯通过延长还原时间无法达到完全还原催化剂中镍物种的目的。随着还原温度的提高,催化剂中的镍物种被完全还原,然而催化剂的烧结现象严重。因此,选择合适的还原条件将有利于催化剂表现出较高的活性。