鎳基催化劑上甲烷裂解反應的研究.pdf

1、甲烷在碳氫化合物中具有最高的H／C比，甲烷直接裂解制氫是其直接利用的有效途徑之一。相對于鐵基、鈷基催化劑來說，鎳基催化劑在這個反應中表現(xiàn)出較高的積碳收率，文獻中所報道的鎳基催化劑大都為負載型催化劑。本論文在考察了Ni／CeO2催化劑甲烷裂解活性的基礎上，重點研究了非負載型氧化鎳催化劑在甲烷裂解過程中的催化性能?？疾炝酥苽錀l件對氧化鎳結構、形貌和粒徑大小，及其在甲烷裂解反應中的催化活性的影響。借助InsituXRD和HRTEM技術對所制備

2、的非負載型氧化鎳催化劑在還原過程、甲烷裂解反應的初始階段以及完全失活后金屬鎳粒徑大小的變化進行了詳細的研究。發(fā)現(xiàn)甲烷裂解的活性依賴于金屬鎳粒子的大??；當金屬鎳粒子的大小為11nm時，甲烷裂解過程中的積碳量最高，碳納米纖維的收率可以達到492gC／gNi.，這一結果與目前文獻中所報道的最高積碳收率相近；當金屬鎳粒子的大小增加到20nm時，積碳量下降到271gC／gNi；當金屬鎳粒子的大小增加到24nm時，積碳量僅有3.4gC／gNi；當金

3、屬鎳粒子的大小增加到26nm時，則沒有甲烷裂解的活性。甲烷裂解初期的積碳不僅使金屬鎳粒子逐漸長大，而且改變了金屬鎳粒子的形貌。4.0nm的氧化鎳經(jīng)氫氣還原后得到11nm的金屬鎳，金屬鎳然后在積碳的作用下迅速長大到17-18nm；同時纖維狀的金屬鎳的形貌發(fā)生了明顯變化，在碳納米纖維的頂端以梨形的形式存在。 對于利用乙二醇溶液所制備的氧化鎳催化劑，發(fā)現(xiàn)隨著培燒溫度的升高，氧化鎳催化劑的粒徑大小變化不大(3.0-8.1nm)，經(jīng)氫氣還