助剂TiO2对CeO2Al2O3氧载体用于部分氧化甲烷制合成气性能研究.pdfVIP

助剂TiO 对CeO /Al O 氧载体用于部分氧化甲烷制 2 2 2 3 合成气性能研究1 * 刘明春，王华 ，魏永刚，李孔斋 昆明理工大学材料与冶金工程学院，昆明 (650093 ） E-mail：wanghuaheat@ 摘 要：本文对添加助剂TiO 的10 ％CeO /Al O 氧载体在熔融盐中利用其晶格氧直接部分 2 2 2 3 氧化甲烷制合成气的反应性能进行了研究；在 750℃焙烧下分别制备了添加 0.5% ，1 ％，2 ％和3 ％TiO 的 10 ％CeO /Al O 氧载体，在不同的反应温度下，利用制备铈氧载体对甲烷 2 2 2 3 转化率、H 及CO 的选择性进行了试验研究，结果表明：助剂TiO 加入的氧载体能够促进 2 2 甲烷部分氧化制合成气，且添加2%的助剂TiO 能与活性组分CeO 形成适量的Ce-Ti-O 固 2 2 溶体，促进活性组分CeO 中晶格氧的活化，具有较好的CH 传化率和CO 选择性，在925℃， 2 4 氧载体的CH4 传化率、CO 和H2 选择性分别达到了89.35 ％、88.95 ％和78.68 ％。 关键词：助剂；TiO2 ；部分氧化；合成气；铈基氧载体 中图分类号：O643 1．引言 晶格氧部分氧化甲烷制合成气工艺是采用变价金属氧化物作为储氧材料，利用它们的氧 化还原性质，将空气中的氧变为储氧材料中的晶格氧，并以此代替纯氧作为甲烷催化部分氧 化制合成气的氧源，这样不仅能大幅度降低合成气的生产成本，同时还由于甲烷和空气分开 进料，避免了发生爆炸的危险。这不仅具备了催化部分氧化甲烷制合成气的反应的优点，并 [1-4] 且避免了其显著的缺点，而受到人们广泛研究 。 氧化铈主要有两种氧化态(Ce+4和Ce+3 ) ，在不同环境下可以发生氧化还原循环：在贫氧 或还原条件下，CeO 表面部分Ce+4被还原成Ce+3并产生氧空位，形成具有氧缺陷结构的CeO ； 2 2 在富氧或氧化条件下，Ce+3又被氧化成Ce+4 ，CeO － 转化成CeO ，因此可以用作部分氧化甲 2 x 2 烷的晶格氧来源。由于Ti+4 的离子半径（0.068nm ）比Ce+4 （0.0993nm ）和Ce+3 （0.103nm ） 的离子半径小，Ti+4离子可能会进入CeO 晶格中形成TiO -CeO 固溶体，研究表明Ti+3 进入 2 2 2 CeO 晶格后可能对CeO 比表面积和氧空位的形成具有较好的效果，在结构上能与CeO 形成 2