Ni/MxOy/CeO2-ZrO2(M=Cu,Ba,Al)复合催化剂的制备及其甲烷部分氧化性能

稀有金属, 2014, 38(1): 60-70. doi: 10.13373/j.cnki.cjrm.2014.01.010

Ni/MxOy/CeO2-ZrO2(M=Cu,Ba,Al)复合催化剂的制备及其甲烷部分氧化性能

余长林 ^1, , 胡久彪 ^2, , 杨凯 ^3, , 刘小燕 ^4, , 樊启哲 ^5,

1.江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州341000

2.江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州341000

3.福建省光催化重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地(福州大学),福建福州350002

4.江西理工大学建筑与测绘工程学院,江西赣州341000

5.江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州341000

基金项目: 国家自然科学基金(21067004,21263005) 江西省青年科学家培养项目(20122BCB23015) 江西省教育厅科技基金(GJJ12344) 江西省自然科学基金青年科学基金计划(20133BAB21003)

关键词： CeZr固溶体 , 柠檬酸络合法 , 助剂元素 , 改性 , 甲烷部分氧化

Preparation of Ni/MxOy/CeO2-ZrO2 (M =Cu, Ba, Al) Composite Catalysts and Their Catalytic Performance in Methane Partial Oxidation

Yu Changlin ^1, , Hu Jiubiao ^2, , Yang Kai ^3, , Liu Xiaoyan ^4, , Fan Qizhe ^5,

1.江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州341000

2.江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州341000

3.福建省光催化重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地(福州大学),福建福州350002

4.江西理工大学建筑与测绘工程学院,江西赣州341000

5.江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州341000

Keywords： CeZr solid solution , citric acid complex , promoter element , modification , methane partial oxidation

首先采用柠檬酸络法制备了系列MxOy/CeO2-ZrO2(M=Cu,Ba和Al)固溶体载体,然后浸渍活性组分Ni,制得系列Ni/MxOy/CeO2-ZrO2复合催化剂.考察了掺杂助剂元素(Cu,Ba和Al)对CeO2-ZrO2固溶体结构和负载Ni催化剂的甲烷部分氧化生成合成气催化性能的影响.采用氮气物理吸附,X射线粉末衍射(XRD),氢-程序升温还原(H2-TPR),扫描电子显微镜(SEM),氨-程序升温脱附(NH3-TPD)和热重(TG)等技术对反应前后催化剂的理化性质进行表征.甲烷部分催化氧化表明,催化剂的活性顺序为Ni/A12 O3/CeO2-ZrO2＞ Ni/BaO/CeO2-ZrO2＞ Ni/CeO2-ZrO2＞ Ni/CuO/CeO2-ZrO2.催化剂表征结果表明,掺杂助剂元素后复合载体的主要结构仍然为CeO2-ZrO2固溶体;掺杂的助剂Ba和Al能和CeO2-ZrO2固溶体产生较强的相互作用,生成MxOy/CeO2-ZrO2三元复合固溶体载体,并使复合载体的比表面积增大,其中掺杂Al的效果最为明显,能使CeO2-ZrO2固溶体载体颗粒细化,表面结构更丰富,从而有利于活性组分Ni的分散;虽然掺杂Al使载体的表面酸性略有增强,但是Ni/Al2 O3/CeO2-ZrO2复合催化剂仍表现了最高的活性和良好的稳定性.掺杂助剂Cu后,Cu与活性组分Ni之间的“氢溢流”效应增强了催化剂中Ni的还原性,生成的Cuo与Ni0之间产生的相互作用导致CuNi合金的生成,减少了Ni0活性中心的数目,导致该催化剂对甲烷部分氧化的活性下降.

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