非負載型耐硫甲烷化催化劑研究.pdf

1、甲烷(CH4)是天然氣的主要成分。甲烷化反應(yīng)過程是煤制天然氣的關(guān)鍵環(huán)節(jié),而開發(fā)高效的甲烷化催化劑則是甲烷化合成的重要步驟。本文采用硫粉硫化、直接熱解的方法制備了非負載型Mo基催化劑,考察了不同的鉬前軀體對所得催化劑耐硫甲烷化性能的影響。結(jié)果表明,由四硫代鉬酸銨(ATM)制得的催化劑與由MoS3以及仲鉬酸銨(AHM)制得的催化劑相比具有較高的甲烷化活性。綜合考慮價格和活性等因素,后續(xù)實驗選擇仲鉬酸銨(AHM)為Mo基前軀體并考察了不同S/

2、AHM質(zhì)量比以及制備條件如處理氣氛、焙燒溫度等對Mo基催化劑甲烷化性能的影響。
　　隨著S/AHM質(zhì)量比的增加,催化劑的硫化程度、無定形程度增加,甲烷化活性也相應(yīng)增大。S/AHM比為I時,催化劑晶相中存在MoO2峰;而當S/AHM比>1時,催化劑中完全為MoS2相。當S/AHM比為3時,催化劑的甲烷化活性最高。焙燒時采用低的硫化氫濃度得到的催化劑無定形程度高,其甲烷化活性也較高。不同的焙燒氣氛對催化劑的性能影響較大,在惰性氣氛中(

3、N2)焙燒得到的MoS2催化劑顆粒最小、無定形程度和甲烷化活性最高。程序升溫還原(TPR)結(jié)果表明其表面具有較多的活性硫物種,這些硫物種在反應(yīng)條件下會在催化劑表面形成硫空位或缺陷,而這些硫空位正是催化甲焼化反應(yīng)的活性位。不同焙燒溫度下催化劑的晶型和反應(yīng)性能不同,隨著焙燒溫度的升高,催化活性呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。在焙燒溫度為450°C下,催化劑的甲烷化活性最高,溫度繼續(xù)升高則會對形成的催化劑的催化活性產(chǎn)生負面影響。
　　本文還考察