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氢能是一种可再生能源载体,而合成气也是重要的化工原料。两步法蒸汽重整(Two-step SRM)制氢与合成气工艺是一种新型制氢技术,利用Two-step SRM的两步Redox反应将甲烷与水蒸气的反应过程分成甲烷部分氧化反应与热化学分解水反应分别制得合成气与氢气,甲烷与水蒸气分开进料,避免了气体分离步骤,反应效率更高,具有较好的的应用前景。本文以共沉淀法制备了一系列(CeO2、CeO2-WO3、CeO2-ZrO2、CeO2-Fe2O3与CeO2-NiO铈基氧载体,对较适合部分氧化甲烷制合成气的Ce02、Ce02-ZrO2与CeO2-Fe2O3进行了(Two-step SRM)循环实验,初步证实了其用于Two-step SRM制氢与合成气工艺的可行性,并探讨了其反应机理。在甲烷程序升温还原实验中,CeO2-WO3反应活性很低,而Ce02-NiO固溶体更多的是表现出催化甲烷裂解作用,CeO2、Ce02-ZrO2固溶体与CeO2-Fe2O3显示出较好的部分氧化甲烷性能。在850℃甲烷恒温还原实验中,为避免积碳的产生而影响热化学分解水过程中氢气品质,将反应分别控制在适合的还原时间内(6min、4min与8min)。在部分氧化甲烷过程中氧载体还原过程分别可以描述为CeO2→CeO2-δ、(Ce-ZrO2→Ce-ZrO2-δ与Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe。甲烷恒温还原实验中,三种氧载体都可以通过晶格氧部分氧化甲烷制取玎(H2)/n(CO)十分接近理论值2的合成气,其中CeO2-ZrO2固溶体与CeO2-Fe2O3氧载体具有较高的氧释放能力。还原态CeO2、CeO2-ZrO2固溶体与CeO2-Fe2O3氧载体700℃热化学分解水反应产氢过程在20min内基本完成,氢气中除少量CO2外无其他杂质气体。CeO2-ZrO2固溶体与Ce02-Fe2O3氧载体对应产氢量约为纯CeO2两倍,但在该过程中Fe物种不能完全再生为Fe2O3。Two-step sRM循环实验中,CeO2-ZrO2固溶体与CeO2-Fe2O3氧载体产出的合成气与氢气量都较高。CeO2-ZrO2固溶体表现出较高的稳定性,Ce02-Fe2O3氧载体随循环次数的增加,样品中CeFeO3含量显著增加,从另一方面来说CeFeO3在Two-step SRM中是能稳定存在的。