Ni和Ce前驱体对Ni-CeO2/SiO2催化剂的甲烷部分氧化制合成气性能的影响

Abstract

以不同Ni和Ce的化合物为前驱体、商品SiO2为载体，采用浸渍法制备了一系列Ni/SiO2、CeO2/SiO2和Ni-CeO2/SiO2催化剂，对CeO2在SiO2载体上的分散情况进行了表征，在此基础上进一步探究了不同前驱体制备的CeO2/SiO2对Ni的稳定情况以及Ni-CeO2/SiO2催化剂的甲烷部分氧化（methane partial oxidation, POM）制合成气的反应性能，并考察了Ni物种与CeO2之间的相互作用。研究发现，以Ce(NO3)3或Ce(NO3)3添加柠檬酸（CA）制备的CeO2/SiO2样品的H2-TPR谱图中均同时出现了表面CeO2和体相CeO2物种的还原峰，而以Ce(CH3COO)3制备的CeO2/SiO2样品上则主要含表面CeO2物种。不同前驱体制备的1%Ni/SiO2催化剂的POM反应稳定性均较差。向1%Ni/SiO2中添加CeO2后，以硝酸盐或硝酸盐添加柠檬酸制备的1%Ni-10%CeO2/SiO2催化剂的POM反应稳定性均显著提高，说明相关样品上的CeO2物种可以较好地稳定催化剂上的Ni物种，防止其在反应条件下烧结。通过H2-TPR表征可知，对于以Ce(NO3)3或Ce(NO3)3添加柠檬酸制备的1%Ni-10%CeO2/SiO2催化剂，Ni物种的还原峰温均有所提高，说明相关样品上的CeO2与Ni物种之间存在较强的相互作用。而与以Ni(CH3COO)2为前驱体制备的1%Ni/SiO2相比，以Ni(CH3COO)2和 Ce(CH3COO)3为前驱体制备的1%Ni-10%CeO2/SiO2催化剂的POM反应稳定性并未得以显著改善，其原因可能是该催化剂上的CeO2与Ni物种之间的相互作用较弱，不利于稳定镍物种。国家自然科学基金(21473144,21872111)教育部创新研究团队项目(IRT＿14R31