稀土助剂优化的Ni/Mg-Al LDHs催化剂在CH4三自热重整中的高效性能

本文主要探讨了Ni/CeO2(La2O3)-MgO-Al2O3催化剂在CH4三自热重整制合成气过程中的应用和性能优化。研究者首先采用共沉淀法制备铈(镧)掺杂的镁铝类水滑石(LDHs)，这是一种前驱体材料。然后通过浸渍法制载镍作为活性组分，进一步制备出Ni/LDHs。最后，将这些前驱体经过焙烧处理，得到最终的NiO/CeO2(La2O3)-MgO-Al2O3催化剂。 催化剂的制备过程中，Ni的形态对催化剂性能至关重要。研究表明，Ni以NiO的形式存在于催化剂表面，这降低了催化剂的还原活化温度，使得催化剂在较低温度下就能展现出较好的催化性能。CeO2和La2O3作为稀土氧化物助剂，被引入催化剂中，起到了调控活性的作用，并显著提高了催化剂的抗积炭性能，这对于延长催化剂的使用寿命和保持高效催化效率是极其有利的。 研究集中在考察n(CH4) : n(CO2) : n(H2O) : n(O2) = 1 : 0.5 : 1.8 : 0.1的原料气比例下，催化剂在750℃和0.1MPa的条件下，CH4的转化率和CO2的转化率。结果显示，当催化剂中Ni的质量分数为10%，Al与Mg的质量比为1.7时，催化活性最佳，此时CH4转化率高达92.3%，CO2转化率能达到98.3%。这一结果表明，优化的催化剂配方可以有效提高甲烷的转化效率，同时减少副产品二氧化碳的生成。 值得注意的是，即使经过长时间运行（100小时），Ni/CeO2(La2O3)-MgO-Al2O3催化剂的CH4转化率依然能保持在75%以上，显示出良好的稳定性和持久的催化性能。这项研究对于开发高效、稳定的CH4三自热重整催化剂，以及在工业生产中实现低碳排放具有重要意义，为未来催化技术的发展提供了有价值的参考。