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Ni/TiO 2催化甲烷水蒸气低温重整
摘要
负载镍的二氧化钛（ Ni/TiO2 ）被用于甲烷水蒸气低温重整反应的研究。然而研究经常被报道，在传统高温条件下进行甲烷重整反应，二氧化钛负载金属的催化剂会失活，如此所示，镍金属的电子转移，导致沉积物带负电荷。然而，通过在 SRM反应中的催化剂测试，Ni/TiO2经常失活或者没有活性。据报道失活来自于长时间的高温预处理，因为高温反应促进了催化剂的相变。Ye等对Ni/TiO2催化产氢反应的程序升温还原的研究表明，高温促进镍物质和二氧化钛之间的强相互作用。从 Taka nabe等对负载镍的二氧化钛催化剂的程序升温氧化研究发现在氧化环境和高温下有一个钛酸盐阶段。 Swaan 等研究报道，在750C下，由于缺少有效的甲烷转化率，金属负载物镍和二氧化钛的强相互作用不利于SRM反应的进行。通过焙烧和减少在750E条件下对N i/TiO2 8~10小时的处理。在较低温度下，不利的现象会逐渐减少，二氧化钛可能会是一种合适的重整反应催化剂的负载基底。因此这里提出的工作是研究二氧化钛作为低温 SMR 反应催化剂负载基的可能性。研究所用的金属催化剂是镍，因为镍应用在商业化的 SRM 进程中并且在成本和性能两方面表现都很好。二氧化钛在低温SRM中的适用性是通过与500E下热稳定的二氧化硅和三氧化二铝相比较。二氧化硅负载镍的催化剂也进行长期稳定性测试。低温下操作 Ni /TiO2催化剂的潜在好处是促进 WGS反应进行，催化剂烧结、氧化、积碳以及催化剂的稳定性会随后考虑。
实验
催化剂制备
镍催化剂用 P25 型二氧化钛最为支撑金属，通过浸渍法制备。二氧化钛浸渍之前要在500r下焙烧，然后再空气中放置一小时移除表面杂质。焙烧过的二氧化钛粉末放在 5 毫升的超纯水中，其中包含大量的硝酸镍溶液。静置后放在可以加热的磁力搅拌器上蒸发多余的水分，然后在 110C下干燥一夜。据报道， 350r可以完全分解硝酸镍，进行反应测试前，在 400°C，50ml/min气流条件下
精品文档焙烧，焙烧温度也选择最小相变温度。镍负载量为 5wt%、10wt%、20wt%的催
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化剂分别被记为5Ni/TiO2、10Ni/TiO2、20Ni/TiO2。用如上所述的方法将 10wt% 的镍同时被负载在二氧化硅以及三氧化二铝表面。
催化剂活性评估
在测试过程中，。催化剂在体积分数 10%的 50ml/min 的氢气和空气流中被激活，同时加热到 40 0C,升温速率为5C/min，然后恒温1小时。甲烷气体以6000 ml g-1 h-1的空速进入催化剂床层。水通过Isco 260D型高压注射泵进入气流。水碳比是变化的，总的气流保持在50ml/min，在反应器内，氩气作为惰性稀释气体。混合物在进入催化剂床层之前通过200C的预热器。反应产物的中水汽在进入两个气相色谱前通过冷凝器被移除。GC1配备了一个13x分子筛柱用于氢气检测，GC2 配备了 P7检测柱用于CO、CO2、CH4的检测。甲烷转化率和产品选择性用以下方程式计算。
（方程式略）
催化剂特征
使用电感耦合等离子体光谱仪来测量实际减少的镍催化剂。首先用王水将镍从二氧化钛表面移除。在-196C下通过氮气吸附量来测量 BET面积。在分析之前，减少的催化剂在150C下真空脱气3小时。在加速电压220kv下操作G2 20 型透射电子显微镜对减少的催化剂样品进行成像。用飞利浦衍射系统对其进行X光测量。衍射仪在45kv以及40mA条件下操作。。每分钟， °。废催化剂样品的含碳量用 TAQ500测量。样品在25ml/min的空气流和15ml/min的氮气流下，以20C每分钟的速率加热到900E，重量损失在高于100°C条件下决定。催化剂的还原能力（焙烧后，反应前）通过 H2-TPR
进行检查。程序升温还原反应前，催化剂在 150C，20ml/min的氩气流下预处理30分钟。在通入20ml/min的氢气和氩气前，催化剂被冷却到 50C，随后以每分钟5C的速率升温到700C。Micromeritics Autochem 2910被用于检测金属镍的化学吸收作用。焙烧后的催化剂首先在模拟的活性检测实验中减少，然后
精品文档冷却到室温，在注射 5 微升体积分数 %的一氧化碳和氦气混合气进行重复脉冲前用氦气洗涤一小时。
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结果讨论
催化剂特征
实际的镍浸渍二氧化钛催化剂的内容如表 1 所示。结果证实负载确切地反应了它们质量负载的不同。表 1 也表明，与单纯的