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甲烷是一種無色無臭易燃?xì)怏w,微溶于水,溶于乙醇、乙醚、苯、甲苯。通常甲烷用于標(biāo)準(zhǔn)氣,校正氣,太陽能電池,非晶硅膜,乙烴、氫氣、合成氨、炭黑、甲基化合物、二硫化碳、氫氰酸等的生產(chǎn)原料等。最近有研究利用具有氧空洞的導(dǎo)氧離子材料,氧化釔添加氧化鈰(Y10DC)當(dāng)載體,以含浸法擔(dān)載活性金屬鎳及助觸媒金屬鉻製成雙金屬觸媒,進(jìn)行甲烷氣體與二氧化碳重組生成合成氣反應(yīng)(CO2 reforming),并利用TPR、NDIR等來觀察觸媒表面的一些性質(zhì)。
TPR結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著鉻的添加將增加鎳與氧之間的鍵結(jié)力,使得氧化鎳需在更高溫才能還原,且添加過多的鉻也會(huì)覆蓋到表面的氧空洞。活性測(cè)試的結(jié)果發(fā)現(xiàn),具有氧空洞的YDC擔(dān)體,因?yàn)楸砻嫜蹩斩纯梢蕴峁┒趸嫉姆纸?,所以在H2/CO方面比一般傳統(tǒng)擔(dān)體如α-氧化鋁還佳(越趨近于1);且甲烷易以CHx形式存在于氧化鋁的活性位上,不易與氧發(fā)生反應(yīng),因而造成其較易失活。在不同載體擔(dān)載Ni-Cr/YDC雙金屬觸媒中發(fā)現(xiàn),鉻應(yīng)為物理性助觸媒,并不會(huì)增加CH4或CO2;故觸媒會(huì)因鉻添加使得鎳活性金屬更為分散,進(jìn)而提高了觸媒的初始活性。唯不同之處在于,觸媒的載體具高表面積時(shí),會(huì)因鉻的添加進(jìn)而增加其抗積碳能力;低表面積時(shí),反而會(huì)增加減少觸媒的抗積碳能力。此說明屬結(jié)構(gòu)敏感性的CO2 reforming觸媒反應(yīng),活性金屬的分散度將會(huì)對(duì)觸媒的抗積碳能力造成影響。
另外,在本實(shí)驗(yàn)中證實(shí)積碳確實(shí)是觸媒衰退的主要因素,但燒結(jié)也是造成失活的因素之一。而由TPO及TEM的結(jié)果可發(fā)現(xiàn),觸媒表面的碳物種,主要為活性金屬鎳上甲烷中間物種(CHx),逐漸分解最后會(huì)變成石墨狀的碳(絲狀碳)所得,非CO歧化反應(yīng)所生成;而且鉻的添加并不會(huì)使得觸媒表面上的CO發(fā)生岐化反應(yīng)而生成膠狀碳。