乙醇水蒸汽重整催化剂的制备及表征

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:z28419800
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乙醇水蒸汽重整反应是一个复杂的反应体系,目前用于该反应的催化剂主要是负载型金属催化剂,但在反应条件下易发生活性组分烧结、积碳而导致失活,为解决该问题,本文从类水滑石和钙钛矿着手,进行了以下研究:以Ni、Al和掺杂金属Co、Y、Zr、La、Ce、Pr、Nd的硝酸盐为原料制备了NiAAl(A=Co、Y、Zr、La、Ce、Pr、Nd)类水滑石,通过考察发现,掺杂不同离子的NiAAl类水滑石及其衍生复合氧化物在结构、热稳定性及催化性能等方面具有较大差异。掺杂Zr离子的NiZrAl类水滑石结晶度较高,而NiCeAl类水滑石具有较好的热稳定性,NiNdAl类水滑石在乙醇水蒸汽重整反应中表现出较好的催化活性,可有效促进乙醇进行相关的化学反应。类水滑石催化剂中起催化作用的是其衍生复合氧化物,而衍生复合氧化物主要由相应的钙钛矿复合氧化物组成,故论文进一步考察了PrNixCo1-xO3(x=0、0.2、0.4、0.6、1)、LaNi0.7M0.3O3(M=Cu、Mn、Fe和Co)和La0.7M0.3NiO3(M=Pr、Mn、Ce、Zr和Fe)钙钛矿复合氧化物的掺入量和掺杂离子种类对其催化性能的影响。考察了PrNixCo1-x-x O3(x=0、0.2、0.4、0.6、1)催化剂中B位Co2+的掺杂量对其催化性能的影响,Co2+的含量不同,其催化性能出现明显差异。当x=0.4时,PrNi0.4Co0.6O3表面结构疏松、易于还原,同时有利于乙醇的解离吸附,在乙醇水蒸汽重整反应中具有较好的活性。对LaNiO3系列钙钛矿的A位和B位离子分别用不同的离子进行掺杂,制备了LaNi0.7M0.3O3(M=Cu、Mn、Fe和Co)和La0.7M0.3NiO3(M=Pr、Mn、Ce、Zr和Fe)系列催化剂。研究结果表明,在LaNi0.7M0.3O3系列催化剂中,B位掺杂离子种类不同,其还原性能、吸附性能及催化性能不同,其中掺杂Fe2+的LaNi0.7Fe0.3O3催化剂表现出较好催化活性和抗积碳性。同样,A位不同掺杂离子种类对其催化性能也存在较大差异,当A位离子用Fe3+掺杂时,La0.7Fe0.3NiO3催化剂表现出较好的催化活性,乙醇转化率较高,而掺杂Mn2+时,催化剂上的乙醇转化率较低。综合比较各系列催化剂可得,NiCeAl热稳定性较好,反应过程中乙醇转化率基本保持在88%以上;PrNi0.4Co0.6O3催化活性较好,但抗积碳性能欠佳,反应中乙醇转化率偏低;LaNi0.7Fe0.3O3复合氧化物催化剂热稳定性较好,特别的晶相结构促进了催化反应的进行,乙醇转化率高达95.63%;La0.7Fe0.3NiO3表面活性中心数目较多且分散度较大,晶体结构内部存在的大量缝隙有利于提高催化反应速率,乙醇转化率可达97.95%。LaNi0.7Fe0.3O3和La0.7Fe0.3NiO3为研究发现的乙醇水蒸汽重整催化效果较好的催化剂。
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