基于MCM-41的鎳基甲烷化催化劑活性與穩(wěn)定性

王云平（伊犁新天煤化工有限責任公司，新疆 伊寧 835000）

基于MCM-41的鎳基甲烷化催化劑活性與穩(wěn)定性

王云平（伊犁新天煤化工有限責任公司，新疆 伊寧 835000）

選用浸漬法將二氧化硅、三氧化二鋁、MCM-41作為載體，配置各異的鎳負載量甲烷的催化劑，。根據(jù)研究的結果表明，將Ni/SiO3與Ni/Al2O3作比較，一樣的鎳負載量Ni/ MCM-41催化劑有著較好催化的活性。并且研究鎳含量對于Ni/MCM-41催化劑的催化活性相關的影響，觀察伴隨鎳含量增加，一氧化碳的轉化率與甲烷收率逐漸的提高，同時鎳的含量逐漸的超過百分之十,日后逐漸的發(fā)展穩(wěn)定。在反應溫度350度與質量空速12000ml·h-1·g-1條件下反應、反應壓力1.5MPa、百分之十Ni/MCM-41催化劑甲烷選擇性高達94.9%，一氧化碳的轉化率貼近百分之百。處于100h催化的穩(wěn)定性試驗之中，百分之十Ni/MCM-41的催化活性沒有顯著的下降，表現(xiàn)出較好催化活性的穩(wěn)定性，選用氫氣程序升溫還原、熱重分析、氮氣物理吸附、X射線進行衍射等相關的技術手段來對催化劑實施表征，其結果顯示鎳的顆粒的大小為影響Ni/MCM-41的催化劑的催化活性關鍵性的原因。

Ni/MCM-41催化劑;天然氣;催化劑;相對穩(wěn)定性

1 試驗部分

1.1 原料

二氧化硅、氧化鋁、硝酸鎳、正硅酸乙酯，其中氧化鋁的型號為44:；氬氣、氮氣、氫氣、CO2，試驗所用水都是去離子水。

1.2 制備催化劑

將正硅酸乙酯最為硅源，用溴化十六烷基三甲基銨作為模板劑以合成MCM-41，MCM-41根據(jù)Liu等步驟展開合成。第一步先把0.447克的氫氧化鈉與2.428克的CATB溶解在40度去離子水中,而后在劇烈的攪拌的情況下把11.565克TEOS慢慢的滴加在溶液之中.持續(xù)攪拌兩個小時,而后將溶液放置裝有聚四氟乙烯內襯反應釜中。于120°C條件下保持約二十四小時，冷卻到室溫之后進行過濾，在去離子水中洗滌直至中性。在100° C下烘干得到MCM-41原粉，MCM-41原粉在馬弗爐中用1°C· min-1升溫速率直至升至550度，煅燒六個小時之后除去模板劑后得到MCM-41載體。

1.3 評價催化劑的活性

催化劑一氧化碳甲烷的活性評價于連續(xù)工作加壓的微型固定床的不銹鋼反應釜中進行，催化劑的裝填量是五百毫克,催化劑的床層上下的兩端裝填的粒徑一樣的石英砂。除了特殊的說明之外，流量是50ml·min-1純氫氣的氣氛之中還原兩個小時左右，而后在氮氣的氛圍下降到反應溫度。而后，切換成反應原料氣，氣體的總流量是100ml·min-1,反應的溫度范圍是

250-600度。

2 討論和試驗結果

2.1 物相分析XRD

選用XRD對于進行穩(wěn)定性試驗的催化劑鎳顆粒的大小實施表征,對于催化劑失活的原因進行進一步的研究,如圖1。

2.2 催化劑活性評價

研究常壓下鎳的含量對于Ni/MCM-41的催化劑催化性能可能受到影響。一旦溫度不足350度之時，伴隨鎳含量增加，催化劑一氧化碳的轉化率與甲烷收率是判斷的依據(jù)，能夠得知有著高鎳負載量Ni/MCM-41催化劑可以有助于一氧化碳甲烷化反應。值得關注的是，當溫度高達350度，鎳的負載量自百分之五升高至百分之十，甲烷收率與一氧化碳的轉化率有著顯著的升高，然而當鎳的負載量超過百分之十，甲烷收率與一氧化碳的轉化率升高的幅度較小，基本上趨于穩(wěn)定，如圖2。

伴隨反應的溫度升高，Ni/MCM-41催化劑催化活性展現(xiàn)出先升高爾后則降低形勢。350度時的催化活性為最高，其中百分之十的Ni/MCM-41催化劑一氧化碳的轉化率與甲烷收率分別為97.9%與86.3%。

3 結語

①選用浸漬法將二氧化硅、三氧化二鋁、MCM-41作為載體，配置各異的鎳負載量甲烷的催化劑，。根據(jù)研究的結果表明，將Ni/SiO3與Ni/Al2O3作比較，一樣的鎳負載量Ni/MCM-41催化劑有著較好催化的活性。

②研究鎳含量對于Ni/MCM-41催化劑的催化活性相關的影響，觀察伴隨鎳含量增加，一氧化碳的轉化率與甲烷收率逐漸的提高，同時鎳的含量逐漸的超過百分之十,日后逐漸的發(fā)展穩(wěn)定。在反應溫度350度與質量空速12000ml·h-1·g-1條件下反應、反應壓力1.5MPa、百分之十Ni/MCM-41催化劑甲烷選擇性高達94.9%，一氧化碳的轉化率貼近百分之百。

③處于100h催化的穩(wěn)定性試驗之中，百分之十Ni/MCM-41的催化活性沒有顯著的下降，表現(xiàn)出較好催化活性的穩(wěn)定性，選用氫氣程序升溫還原、熱重分析、氮氣物理吸附、X射線進行衍射等相關的技術手段來對催化劑實施表征，其結果顯示鎳的顆粒的大小為影響Ni/MCM-41的催化劑的催化活性關鍵性的原因。

[1]張加贏、辛忠、孟鑫、陶淼.基于MCM-41的鎳基甲烷化催化劑活性與穩(wěn)定性[A].上海，華東理工大學化學工程聯(lián)合國家重點實驗室，2014（1）：161.