胶体磨循环浸渍法在CO2-CH4重整催化剂NiO/γ-Al2O3制备中的应用

CO2 的大量排放是造成地球温室效应的首要因素，利用甲烷和 CO2 重整（又称干重整）制合成气，既可减少 CO2 排放，又可实现其资源化利用，且该反应制得的合成气的氢碳比很适宜于羰基合成和含氧有机化合物等的制备，因此已成为国内外的热点研究课题.
迄今为止，该反应所使用的催化剂的制备方法包括水热合成法、溶胶-凝胶法、共沉淀-负载法、临界干燥技术、浸渍还原法、浸渍-焙烧还原法、固相晶化法等。有文献]报道，在胶体磨动、静齿轮的高速旋转下，使通过齿面间的制品既受到很大的剪切力和摩擦力，又受到高频振动、旋涡等复杂力的作用，因而制品被有效地分散、破碎、化和混合，导致载体粒度减小，增加载体的比表面积；外力的作用使活性组分在载体内的扩散更容易进行，致使催化剂活性组分能较多的进入载体微孔，增大活性组分的比表面积，提高反应活性。

本文采用胶体磨循环浸渍法制备 NiO/γ-Al2O3催化剂，应用 SEM、BET 等手段对不同浸渍时间和不同动、静磨盘间距条件下所制备的催化剂进行表征，并与自然浸渍法制备的催化剂进行比较，结合催化剂评价试验，考察胶体磨循环浸渍法在催化剂制备中的应用。

1 实验

1.1 催化剂制备

首先，称取 4.36g Ni(NO3)2﹒6H2O，5g γ-Al2O3（过60 目筛）倒入 50mL 烧杯中，向烧杯中加入 30mL 去离子水，搅拌使 Ni(NO3)2﹒6H2O 充分溶解。同时，设置胶体磨动、静磨盘间距，并向胶体磨中通入冷却循环水。其次，加入上述样品，样品在胶体磨中循环数小时后，切断电源，取出悬浮液（注：胶体磨设备用少量去离子水冲洗 2 次~3 次），关掉冷却循环水。再次，将悬浮液放入真空干燥箱，调节真空度为0.05MPa，120℃烘干 24h。后，将催化剂放入马弗炉中 800℃焙烧 3h，冷却备用，按胶体磨循环时间将催化剂标记为 T0，T1，T2，T3，T4，T5，其中下标代表循环时间（h）。固定循环时间为 x h，改变胶体磨动静磨盘间距所制得的催化剂标记为 Tx-05，Tx-10，Tx-15，Tx-20，Tx-30，其中下标代表胶体磨手柄拧紧后反转的指针刻度单位数。

1.2 催化剂表征

扫描电镜分析（SEM）采用日本日立 H600 型扫描电子显微镜表征催化剂的形貌。
催化剂比表面积及孔结构采用北京高博科学技术有限公司生产的 JW-BK 型静态氮吸附仪进行测试，BET 法计算。

1.3 催化剂评价

催化剂评价装置所示。采用固定床反应器，反应管长度 400mm，内径 6mm。催化剂粒度20 目~40 目，装填量 0.5g。催化剂还原条件为：T=800℃、Qn(H2)=50mL·min-1、t=3.0 h。评价实验条件

为：Qn (CH4)=60mL·min-1，V(CO2)/V(CH4)=1，GHSV=18000h-。尾气由气相色谱仪 (北京普瑞 GC6890，TCD 检测器)在线检测。

2 结论与探讨
给出了不同循环时间下催化剂的形貌图。从 T0~T5 催化剂的 SEM 图可以看出，T0~T5 催化剂颗粒尺寸呈现先减小后增大的趋势。其中，T3 表面颗粒细，且分布更为匀。说明循环浸渍时间对催化剂颗粒大小的影响有一个优值，循环时间越长并不代表所制备的颗粒越细，这可能是因为随着循环时间的延长，催化剂首先得以破碎、化，而继续循环后，被破碎、化的催化剂在高速剪切力等力的作用下团聚、长大，胶体磨循环时间对催化剂的BET 结果影响较大，除载体γ-Al2O3 外，比表面积随循环时间的增加呈先增大后减小的变化趋势，与SEM 中催化剂颗尺寸变化情况相关联。还可以看出，T2 和 T3 催化剂的比表面积较大，分别为111.33m2/g 和 132.31m2/g，而 T1 和 T3 的平孔径较大，分别达 1.49nm 和 1.37nm。比表面积大可以给反应物提供较多的反应面积，而孔径较大则有利于反应物及产物在催化剂孔道内的传质，即有利于内扩散。

来源：惠合胶体磨研磨设备厂

胶体磨

均质机

胶体磨循环浸渍法在CO2-CH4重整 催化剂NiO/γ-Al2O3制备中的应用

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