CO2重整镍基催化剂抗积碳性能研究进展

概括：

温室效应引起的全球变暖对人类生存环境造成了严重威胁。 CH_4-CO_2重整反应(DRM)使用两种主要温室气体作为原料。在消耗和利用CH_4和CO_2的同时，产生H_2/CO物质比。接近1的合成气是费托合成生产液体燃料或高价值化学品的理想原料。 镍基催化剂是DRM反应中应用最广泛的催化剂，但在高温反应条件下容易因烧结和积碳而失活。阻碍了其工业化应用。针对镍基催化剂因积碳失活的缺点，本文综述了DRM反应热力学和反应机理，分析了催化剂因积碳失活的机理，讨论了催化剂活性组分、载体、添加剂和制备方法。 CH_4-CO_2重整的热力学分析表明，高温、低压有利于平衡向生成合成气的方向移动。逆水煤气变换反应会消耗原料中的CO_2生成CO，因此一般情况下CO_2转化率高于CH_4转化率，H_2/CO物质比小于1。当反应温度为557~ 700℃时,积碳主要来自于CO歧化反应和CH_4裂解反应。反应温度超过700℃，不利于CO歧化反应的发生，积炭主要来自CH_4裂解反应。碳沉积物根据活性不同可分为无定形碳和石墨碳。无定形碳可以在573 K以下被H_2或含氧物质消除。石墨碳需要在更高的温度下气化和消除。它是催化剂失活的主要原因。提高原料气中CO_2/CH_4物质的比例以及在原料气中添加水蒸气或氧气可以在一定程度上减少积碳，但解决积碳问题的核心是催化剂的研究。基催化剂按一定比例形成合金，对CH_4的活化和脱碳过程起到协同作用。载体介孔结构的限域作用使镍颗粒尽可能多地存在于催化剂孔内，有利于减小金属镍颗粒的尺寸。尺寸并在一定程度上增强了金属与载体的相互作用力，从而提高了催化剂对DRM反应的催化活性和抗积碳能力。具有特殊氧化还原性能和非凡储氧能力（OSC）的载体，可以利用氧空位促进CO_2活化和解离，通过将表面碳氧化为CO，减少因积碳而导致的催化剂失活。使用碱性载体或添加剂可以适当提高载体的碱度催化剂，使CH_4裂解反应的积炭速率与脱碳反应速率一致。相比较，从而减少积碳。通过开发新的催化剂制备方法，强化反应过程，耦合反应过程，可有效减少和消除反应积碳。表明适当调整催化剂组成和结构可以显着提高催化剂在DRM反应中的性能。抗积碳能力。

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