基于MCM-41的镍基甲烷化催化剂活性与稳定性

王云平（伊犁新天煤化工有限责任公司，新疆 伊宁 835000）

基于MCM-41的镍基甲烷化催化剂活性与稳定性

王云平（伊犁新天煤化工有限责任公司，新疆 伊宁 835000）

选用浸渍法将二氧化硅、三氧化二铝、MCM-41作为载体，配置各异的镍负载量甲烷的催化剂，。根据研究的结果表明，将Ni/SiO3与Ni/Al2O3作比较，一样的镍负载量Ni/ MCM-41催化剂有着较好催化的活性。并且研究镍含量对于Ni/MCM-41催化剂的催化活性相关的影响，观察伴随镍含量增加，一氧化碳的转化率与甲烷收率逐渐的提高，同时镍的含量逐渐的超过百分之十,日后逐渐的发展稳定。在反应温度350度与质量空速12000ml·h-1·g-1条件下反应、反应压力1.5MPa、百分之十Ni/MCM-41催化剂甲烷选择性高达94.9%，一氧化碳的转化率贴近百分之百。处于100h催化的稳定性试验之中，百分之十Ni/MCM-41的催化活性没有显著的下降，表现出较好催化活性的稳定性，选用氢气程序升温还原、热重分析、氮气物理吸附、X射线进行衍射等相关的技术手段来对催化剂实施表征，其结果显示镍的颗粒的大小为影响Ni/MCM-41的催化剂的催化活性关键性的原因。

Ni/MCM-41催化剂;天然气;催化剂;相对稳定性

1 试验部分

1.1 原料

二氧化硅、氧化铝、硝酸镍、正硅酸乙酯，其中氧化铝的型号为44:；氩气、氮气、氢气、CO2，试验所用水都是去离子水。

1.2 制备催化剂

将正硅酸乙酯最为硅源，用溴化十六烷基三甲基铵作为模板剂以合成MCM-41，MCM-41根据Liu等步骤展开合成。第一步先把0.447克的氢氧化钠与2.428克的CATB溶解在40度去离子水中,而后在剧烈的搅拌的情况下把11.565克TEOS慢慢的滴加在溶液之中.持续搅拌两个小时,而后将溶液放置装有聚四氟乙烯内衬反应釜中。于120°C条件下保持约二十四小时，冷却到室温之后进行过滤，在去离子水中洗涤直至中性。在100° C下烘干得到MCM-41原粉，MCM-41原粉在马弗炉中用1°C· min-1升温速率直至升至550度，煅烧六个小时之后除去模板剂后得到MCM-41载体。

1.3 评价催化剂的活性

催化剂一氧化碳甲烷的活性评价于连续工作加压的微型固定床的不锈钢反应釜中进行，催化剂的装填量是五百毫克,催化剂的床层上下的两端装填的粒径一样的石英砂。除了特殊的说明之外，流量是50ml·min-1纯氢气的气氛之中还原两个小时左右，而后在氮气的氛围下降到反应温度。而后，切换成反应原料气，气体的总流量是100ml·min-1,反应的温度范围是

250-600度。

2 讨论和试验结果

2.1 物相分析XRD

选用XRD对于进行稳定性试验的催化剂镍颗粒的大小实施表征,对于催化剂失活的原因进行进一步的研究,如图1。

2.2 催化剂活性评价

研究常压下镍的含量对于Ni/MCM-41的催化剂催化性能可能受到影响。一旦温度不足350度之时，伴随镍含量增加，催化剂一氧化碳的转化率与甲烷收率是判断的依据，能够得知有着高镍负载量Ni/MCM-41催化剂可以有助于一氧化碳甲烷化反应。值得关注的是，当温度高达350度，镍的负载量自百分之五升高至百分之十，甲烷收率与一氧化碳的转化率有着显著的升高，然而当镍的负载量超过百分之十，甲烷收率与一氧化碳的转化率升高的幅度较小，基本上趋于稳定，如图2。

伴随反应的温度升高，Ni/MCM-41催化剂催化活性展现出先升高尔后则降低形势。350度时的催化活性为最高，其中百分之十的Ni/MCM-41催化剂一氧化碳的转化率与甲烷收率分别为97.9%与86.3%。

3 结语

①选用浸渍法将二氧化硅、三氧化二铝、MCM-41作为载体，配置各异的镍负载量甲烷的催化剂，。根据研究的结果表明，将Ni/SiO3与Ni/Al2O3作比较，一样的镍负载量Ni/MCM-41催化剂有着较好催化的活性。

②研究镍含量对于Ni/MCM-41催化剂的催化活性相关的影响，观察伴随镍含量增加，一氧化碳的转化率与甲烷收率逐渐的提高，同时镍的含量逐渐的超过百分之十,日后逐渐的发展稳定。在反应温度350度与质量空速12000ml·h-1·g-1条件下反应、反应压力1.5MPa、百分之十Ni/MCM-41催化剂甲烷选择性高达94.9%，一氧化碳的转化率贴近百分之百。

③处于100h催化的稳定性试验之中，百分之十Ni/MCM-41的催化活性没有显著的下降，表现出较好催化活性的稳定性，选用氢气程序升温还原、热重分析、氮气物理吸附、X射线进行衍射等相关的技术手段来对催化剂实施表征，其结果显示镍的颗粒的大小为影响Ni/MCM-41的催化剂的催化活性关键性的原因。

[1]张加赢、辛忠、孟鑫、陶淼.基于MCM-41的镍基甲烷化催化剂活性与稳定性[A].上海，华东理工大学化学工程联合国家重点实验室，2014（1）：161.