用于甘油水蒸汽重整制氢Ni/Ce-M-O （M=Zr，Gd）催化剂的研究

作     者：史爱武 

作者单位：陕西师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：董文生

授予年度：2011年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：甘油 水蒸汽重整 制氢 镍 氧化铈 氧化锆 氧化钆 

摘      要：利用生物质甘油重整制氢可以为燃料电池提供氢源,是目前研究的一个热点,引起了众多的关注。目前报道的催化剂需要解决的主要问题是提高甘油水蒸汽重整反应的低温活性、氢气的选择性以及催化剂的稳定性。镍系催化剂由于活性高、成本低的特点而受到广泛的研究,但抗烧结和抗积碳的能力有待进一步改进。铈基氧化物具有储-释氧能力并可与活性组分产生相互作用,因此可以调节活性组分的化学状态和有利于积碳的氧化消除,从而提高催化剂的稳定性。本文探索并研究了一系列Ce-M-O负载的镍催化剂用于甘油水蒸汽重整反应中,表现了高活性、高选择性和较高的稳定性。 采用浸渍法制备一系列Ni/CeZrO(x=0.2,0.4,0.6,0.8)催化剂用于甘油水蒸汽重整反应,考察了不同铈锆摩尔比、反应温度、水甘油摩尔比和泵流速对催化剂性能的影响。Ni/Ce0.6Zr0.4O催化剂中金属Ni的分散度最好,Ni物种晶粒最小,且与载体有较强的相互作用力,其表现了较高催化活性、高氢气选择性以及比较好的稳定性。铈锆固溶体的形成,大大提高了体相氧的活动力,提高了催化剂的抗积碳能力。TPO的结果也表明Ni/Ce0.6Zr0.4O催化剂具有很好的抗烧结和抗积碳能力。 采用浸渍法制备了新型的Ni/CeGdO(x=0.1,0.5,0.9)催化剂,该系列催化剂在甘油水蒸汽重整制氢反应中表现了良好的催化活性,载体中铈钆的摩尔比不同对催化剂的活性有一定的影响,结果表明铈钆比为9：1的催化剂在甘油水蒸汽重整反应中表现了良好的催化活性。之后考察了不同制备方法制备的Ni/Ce0.9Gd0.1O1.95催化剂性能,并考察了反应条件(反应温度、水甘油摩尔比和泵流速)对催化性能的影响,Ni/Ce0.9Gd0.1O1.95-S催化剂在甘油水蒸汽重整反应中表现了最佳的催化活性。该催化剂上Ni的分散度高,且晶粒小;氧空穴的形成大大提高了催化剂的抗积碳能力,这两个因素使得Ni/Ce0.9Gd0.1O1.95-S催化剂在甘油水蒸汽重整反应中表现了高活性、高氢气选择性和稳定性。