CO2重整CH4反应镍基催化剂稳定性研究进展.doc

  CO2 重整 CH4 反应镍基催化剂稳定性研究 进展# 朱建强，彭晓曦，姚露，胡常伟** 5 10 15 20 （四川大学化学学院绿色化学与技术教育部重点实验室，成都 610064） 摘要：二氧化碳重整甲烷对环境保护和资源利用具有重要意义。参阅大量文献，从助剂的添 加、不同的制备方法以及载体和前驱体的选择等方面综述了如何提高镍基催化剂在二氧化碳 重整甲烷反应中稳定性的研究进展。以期为开发和设计更高效稳定的甲烷二氧化碳重整催化 剂提供一定的参考和研究方向。 关键词：物理化学；甲烷重整；综述；催化剂改性；稳定性 中图分类号：O643.36 Advances in studying the stability of Ni-based catalysts for CO2 reforming of methane ZHU Jianqiang, PENG Xiaoxi, YAO Lu, HU Changwei (Key Laboratory of Green Chemistry and Technology, Ministry of Education, College of Chemistry, Sichuan University, ChengDu 610064) Abstract: Carbon dioxide reforming of methane possessed good environmental and economical benefits. Based on the reported literature, the present paper summarized the methods about improving the catalytic stability for CO2 reforming of methane, including the addition of promoters, the employment of different preparation methods, the selection of various supporters and precursors. The trend of developing more effective and stable methane reforming catalysts was pointed out. Keywords: physical chemistry; methane reforming; reviews; catalysts promotion; stability 25 0 引言 二氧化碳重整甲烷制备合成气一直是国际上的研究热点。该反应过程能够同时将两种温 室效应气体(CH4 和 CO2)转化成一氧化碳和氢气，对环境的改善和资源的综合利用具有重要 意义。该反应制备的合成气中 CO 和 H2 的理论摩尔比为 1，适合于醋酸等一系列含氧化合 30 35 40 物的制备[1-6]。但是由于甲烷具有类似于惰性气体的电子排列和高度对称的立体结构，稳定 性非常强，因而难以活化。因此，二氧化碳重整甲烷反应需要在较高温度下才能发生。这样 一来，甲烷的高温裂解反应就难以避免，同时还会发生一氧化碳的歧化反应，从而在反应过 程中积碳，另外金属催化剂也会因高温而烧结，造成活性物种的聚集和颗粒的变大，最终导 致催化剂失活[3-6]。目前，实现该反应工业化所面临的最大挑战，就是还没有研制出具备高 活性和优良稳定性的低廉催化剂。 尽管贵金属催化剂具有良好的催化性能[7-10]，但是从工业实际应用的角度考虑，价格相 对低廉的非贵金属催化剂将更具应用前景。尤其是 Ni 基催化剂通常具有较高的催化活性， 但是稳定性不够[3-6]。赵健等人[11-14]分别从不同角度综述了二氧化碳重整甲烷反应存在的问 题和取得的研究成果。尽管经过大量研究人员的努力，但是二氧化碳重整甲烷过程仍然存在 一些困难和问题亟待突破和解决。下面就如何提高 Ni 基催化剂的稳定性，结合文献报道分 基金项目：教育部博士点基金（20090181110046） 作者简介：朱建强，（1984-），男，博士研究生，主要研究方向：甲烷催化转化。 通信联系人：胡常伟，（1963-），男，教授，主要研究方向：C-H 键活化、生物质转化、理论计算。 E-mail: chwehu@mail.sc.cninfo.net -1-   别从金属助剂的添加[6, 15-22]、催化剂制备方法的改变[1-2, 23-27]、不同的载体和前驱体的选择[3-5, 28-34] 1 助剂的添加 为了提高催化剂的活性和稳定性，采用最多的方法就是通过添加不同种类和不同含量的 45 50 55 60 6