镍基催化剂在甲烷

粉末模压法制备甲烷部分氧化制合成气反应镍金属催化剂

２８　天然气化工　２００６年第３１卷　

粉末模压法制备甲烷部分氧化制合成气反应镍金属催化剂　

王嵩林　，刘宗章，张敏华，姜浩锡　

（天津大学　石油化工技术开发中心，天津　３０００７２）　

摘要：普通的负载型镍基催化剂，在甲烷部分氧化制合成气反应条件下，存在活性组分易烧结、易流失等缺陷。本文采用　粉末模压法制备金属镍催化剂，并研究了催化剂的制备条件及其影响因素。制备的催化剂体现了良好的催化活性，在原料气　配比，　（ＣＨ４）／ｎ（０２）：２．０、反应温度９５０℃、空速１．４×１０　ｈ　时，ＣＩ－ｈ转化率为８９．６４％、０２几乎完全反应，｝｛２和ＣＯ选择　性分别为８２．７１％和８８．９０％。　关键词：粉末模压；整体型镍催化剂；甲烷部分氧化；合成气　中囤分类号：ＴＱ　４２６．８１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—９２１９［２００６）０４．２８—０４　

天然气制合成气生产工艺的改进和开发是天然　

气化工领域重要的研究课题。近年来，甲烷部分氧　化反应制合成气生产工艺因其具有能耗低、Ｈ２和　

ＣＯ选择性高、产物，ｚ（Ｈ２）／ｎ（Ｃ０）比值接近于２等　优点而引起人们的广泛的重视。镍基催化剂因其具　

有与贵金属催化剂相当的催化活性而引起广大研究　工作者的注意，有关反应机理、反应条件、催化剂等　

的研究很多，并取得了很大进展。然而，Ｎｉ基催化　

剂在高温下积炭、烧结、活性组分易流失等失活现象　

严重，因此能否开发出反应性能好的Ｎｉ基催化剂是　其能否实现工业化的关键。　

与负载型等常用催化剂相比，非负载型金属催　

化剂的研究相对较少。但因其以纯金属作为催化剂　主体，可以有效地防止催化剂因活性组份流失而失　

活，同时可以提供更多的活性中心位，仍然有很多研　究者对非负载型金属催化剂进行了研究。整体型的　

金属催化剂具有低压力降，单位反应器体积比表面　积大，催化效率高和放大效应小等优点。　王亚权…将Ｏｏ．８ｍｍ的Ｎｉ金属球烧结制成　

《ｚ）０．７ｎｕｎ×１０ｍｍ整体型催化剂用于甲烷部分氧化　

基于MCM-41的镍基甲烷化催化剂活性与稳定性

2017年04

月综合管理

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）

摘要: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。

关键词: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·

甲烷重整制氢温度

甲烷重整是一种常见的制氢方法，可以通过热化学反应将甲烷转化为氢气和二氧化碳。在甲烷重整过程中，温度是一个重要的参数，可以影响反应的速率和产气的纯度。

一般来说，甲烷重整反应需要在高温下进行，通常在700℃至1100℃之间。较低的温度可能会导致反应速率过慢，而较高的温度可能会导致产生副反应或催化剂的烧结。

在甲烷重整过程中，常用的催化剂包括镍基、铑基和白金基催化剂。这些催化剂能够提高甲烷分解的速率，并促进氢气的产生。

此外，甲烷重整反应是一个放热反应，因此需要提供足够的热量来维持反应的进行。通常会使用外部加热源，如燃烧炉或电加热器，来提供所需的反应温度。

甲烷重整制氢的温度选择不仅取决于反应速率和产气纯度的考虑，还可以根据实际应用中的特定要求进行调整。例如，在某些工业领域中，对高纯度氢气的需求较高，因此需要选择较高的反应温度来提高产气的纯度。在其他一些应用中，对产气纯度的要求不那么严格，可以选择较低的反应温度来降低成本。

总的来说，甲烷重整制氢的温度是一个综合考虑各种因素的参数，需要根据具体应用和要求进行选择，以达到最佳的反应效果和经济效益。

甲烷蒸汽重整制备氢气的技术优化

甲烷蒸汽重整制备氢气是一种常用的氢气生产技术，具有高效、低成本等优点。然而，在实际应用中，仍然存在一些问题需要进一步优化和改进。

一、优化反应条件

甲烷蒸汽重整制备氢气的关键步骤是催化剂的选择和反应条件的控制。当前常用的镍基催化剂在高温高压条件下表现优异，但同时也存在着催化剂抗积碳性能不足、寿命较短等问题。因此，研究人员可以探索新型镍基催化剂，并优化反应条件，提高催化剂的稳定性和寿命，从而进一步提高氢气生产效率。

二、提高甲烷转化率

甲烷蒸汽重整制备氢气的关键在于甲烷的转化率，即甲烷与水蒸汽反应生成氢气和二氧化碳的产率。目前，甲烷转化率较低是影响氢气生产效率的主要原因之一。为了提高甲烷的转化率，研究人员可以通过改进催化剂的结构和性能，优化反应条件，或者采用新型反应器等手段来提高甲烷的转化率，从而提高氢气生产效率。

三、降低副产物生成

在甲烷蒸汽重整制备氢气的过程中，除了生成氢气和二氧化碳外，还会生成一些副产物，如一氧化碳、甲醛等。这些副产物不仅会影响氢气的纯度，还会影响催化剂的活性和稳定性。因此，降低副产物的生成是提高氢气生产效率的关键之一。研究人员可以通过优化反应条件、控制反应温度和压力等手段，降低副产物的生成，提高氢气的纯度和产率。

四、提高能源利用效率

甲烷蒸汽重整制备氢气是一种能耗较高的氢气生产技术，主要原因在于需要消耗大量的热能来维持高温高压条件。为了提高能源利用效率，研究人员可以尝试引入新型能源技术，如太阳能、风能等，或者优化现有的能源利用方式，减少能源的浪费，提高能源利用效率，从而降低氢气生产的成本。

五、提高生产规模

目前，甲烷蒸汽重整制备氢气的生产规模较小，无法满足工业生产的需求。为了提高生产规模，研究人员可以尝试优化生产工艺流程，提高生产效率，降低生产成本，从而提高生产规模，实现氢气的大规模生产，满足市场需求。

总结一下本文的重点，我们可以发现，甲烷蒸汽重整制备氢气是一种重要的氢气生产技术，但仍然存在一些问题需要进一步优化和改进。通过优化反应条件、提高甲烷转化率、降低副产物生成、提高能源利用效率和提高生产规模等措施，可以进一步提高氢气生产效率，促进氢能产业的发展和应用。

载体对合成气制甲烷镍基催化剂性能的影响

２Ｏ１　ｌ　镳　乞　叛　

Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＣａｔａｌｙｓｉｓ　Ｖｌ０１．３２　ＮＯ．８　

文章编号：０２５３—９８３７（２０１　１）０８—１４００—０５　

载体对合成气制甲烷镍基催化剂性能的影响　

李　霞，杨霞珍，唐浩东，刘化章　

浙江Ｓ－业大学Ｕ－业催化研究所，浙江杭州Ｉ　３１００３２　研究论文：１４００～１４０４　

摘要：考察ｊ７　Ａ１２Ｏ３—１，ＡＩ２Ｏ３—２和ＳｉＯ２负载的Ｎｉ基催化剂上合成气制甲烷的反应活性和稳定性．结果表明，Ｎｉ／Ａ１２Ｏ３—２和　Ｎｉ／ＳｉＯ２催化剂表现出较高的催化活性和稳定性，而Ｎｉ／Ａ１　Ｏ３—１催化剂稳定性极差．采用ｘ射线衍射、透射电镜、程序开温还原、　Ｎ　吸附　脱附和热重分析等技术对催化剂进行了表征．结果显示，影响催化剂稳定性的主要因素不是积炭，而可能是反应过程中　载体结构的破坏和Ｎｉ的迁移聚集．　关键词：合成气；甲烷合成；镍基催化剂；氧化铝；氧化硅；稳定性　中图分类号：０６４３　文献标识码：Ａ　

收稿日期：２０ｌ１—０４—０７．接受日期：２０１１—０５—０９．　通讯联系人．电话／传真：（０５７１）８８３２００６３；电子信箱：ｃｕｉｈｕａ＠ｚｊｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ　

Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｓｕｐｐｏｒｔｓ　ｏｎ　Ｃａｔａｌｙｔｉｃ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　Ｎｉｃｋｅｌ—Ｂａｓｅｄ　Ｃａｔａｌｙｓｔ　

ｆ０ｒ　Ｍｅｔｈａｎａｔｉｏｎ　

ＬＩ　Ｘｉａ，ＹＡＮＧ　Ｘｉａｚｈｅｎ，ＴＡＮＧ　Ｈａｏｄｏｎｇ，ＬＩＵ　Ｈｕａｚｈａｎｇ　

Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｃａｔａｌｙｓｉｓ，Ｚｈ￣ｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３１００３２，Ｚｈ￣ｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｆｏｒ　ｓｙｎｇａｓ　ｍｅｔｈａｎａｔｉｏｎ　ｏｖｅｒ　ｎｉｃｋｅｌ—ｂａｓｅｄ　ｃａｔａｌｙｓｔｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｕｐｐｏｒｔｓ（Ａ１２０３—１，Ａ１２０３—２，ａｎｄ　８ｉ０２）ｗａｓ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃａｔａｌｙｓｔ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　Ａ１２０３—２　ｏｒ　Ｓｉ０２　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｐｏｓｓｅｓｓｅｄ　ｈｉｇｈｅｒ　ａｃｔｉｖｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ｓｔａ—　ｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｎｉ／Ａ１２０３—１　ｃａｔａｌｙｓｔ　ｗａｓ　ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ　ｐｏｏｒ．Ｔｈｅ　ｃａｔａｌｙｓｔｓ　ｗｅｒｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ　ｂｙ　Ｘ—ｒａｙ　ｐｏｗｄｅｒ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｍｉ—　ｃｒｏｓｃｏｐｙ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ—ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，Ｎ２　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ—ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｃａｒｂｏｎ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｉｓ　ｎｏｔ　ａ　ｋｅｙ　ｆａｃｔｏｒ　ｉｎ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃａｔａｌｙｓｔ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｉｇｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｇｇｌｏｍ—　ｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆＮｉ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｍａｙ　ｂｅ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｒｅａｓｏｎｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｒａｐｉｄ　ｄｅａｃｔｉｖａｔｉｏｎ　ｏｆｔｈｅ　Ｎｉ／ＡＩ２０３—１　ｃａｔａｌｙｓｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｙｎｇａｓ；ｍｅｔｈａｎａｔｉｏｎ；ｎｉｃｋｅｌ—ｂａｓｅｄ　ｃａｔａｌｙｓｔ；ａｌｕｍｉｎａ；ｓｉｌｉｃａ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　

甲烷化催化剂及反应机理的研究进展

发表时间：2017-10-23T11:15:14.930Z 来源：《防护工程》2017年第15期作者：静超

[导读] 因此最近几年低温甲烷化催化剂在氢气工业生产上的应用研究得到重视，具有极好的发展前景。

辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司辽宁省阜新市 123000

摘要：近年来，甲烷化反应得到了比较广泛的关注和研究，主要体现在催化剂的种类、催化剂的制备方法、催化反应机理等方面。在催化反应机理方面，大多数的研究认为有 CO 中间体生成，在不同组分的催化剂上形成的反应中间物种主要有碳酸盐、甲酸盐或羰基化合

物。从环境保护和能源化学两个方面上考虑，甲烷化反应过程将具有非常广阔的发展与应用前景。

关键词：甲烷化；催化剂；反应机理

1.用于甲烷化反应的催化剂

负载于氧化物上的 Ni、Rh、Ru 和 Pd 等过渡金属是最为常见的一类 CO、CO 2 加氢甲烷化催化剂，普遍采用的氧化物载体有Al 2 O

3 、SiO 2 、TiO 2 、MgO等。该类催化剂体系通常由过渡金属的盐类通过浸渍或共沉淀法负载于氧化物表面，再经焙烧、还原制得。此外用于甲烷化过程的还有一些由金属簇合物衍生的负载型催化剂、非晶态合金催化剂等。在所有的催化剂中，贵金属 Ru 催化剂低温活性最

高，但是由于价格昂贵，不具有工业应用价值。Fe价格便宜，容易制备，50 年代前曾在工业上应用，但 Fe 催化剂活性低，需在高温高压

下操作，并且选择性差、易积炭、易生成液态烃，因此逐渐被其它催化剂所替代。

1.1 Ni 基催化剂

目前用于 CO 和 CO 2 甲烷化的催化剂主要是镍基催化剂，其中有的 Katalco-11 系列催化剂、CCI 公司的 C13-4 催化剂、法国的

MT15 催化剂和日本 Nikki 公司的 N111/B、N112/B、N113/B、N118 催化剂等。我国自主知识产权的催化剂主要有南京化工研究院的

《CeO2负载镍基催化剂的制备及其催化甲烷二氧化碳重整反应性能研究》

一、引言

随着全球能源需求的增长和环境保护意识的提高，开发高效、环保的能源转化技术已成为科研领域的热点。甲烷与二氧化碳的重整反应（CO2 Reforming of Methane, DRM）作为一种重要的能源转化技术，具有提高能源利用率和降低环境污染等优势。因此，探索具有高效、稳定和耐久性的催化剂体系，是促进DRM反应持续发展的关键。本文以CeO2负载镍基催化剂为研究对象，对其制备工艺及催化性能进行深入研究。

二、CeO2负载镍基催化剂的制备

1. 材料与试剂

本实验所使用的材料包括氧化铈（CeO2）、氧化铝（Al2O3）、镍盐等。所有试剂均为分析纯，使用前未进行进一步处理。

2. 制备方法

采用浸渍法（Impregnation method）制备CeO2负载镍基催化剂。具体步骤如下：首先将一定量的CeO2与Al2O3混合均匀，然后加入适量的镍盐溶液，通过浸渍使金属离子与载体表面发生离子交换。随后在特定温度下进行热处理，使金属离子在载体表面形成稳定的金属氧化物结构。三、催化剂表征及性能评价

1. 催化剂表征

采用X射线衍射（XRD）技术对催化剂进行物相分析，利用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察催化剂的微观结构，采用X射线光电子能谱（XPS）分析催化剂表面元素的化学状态。

2. 催化性能评价

以甲烷和二氧化碳的混合气为原料，通过微反应器评价催化剂的DRM反应性能。考察反应温度、原料气浓度等因素对催化剂活性的影响。采用在线气相色谱仪对产物进行检测和分析。

四、实验结果与讨论

1. 催化剂表征结果

XRD结果表明，CeO2负载的镍基催化剂具有较高的结晶度，且Ni以氧化物形式存在于催化剂中。SEM和TEM图像显示，催化剂具有较高的比表面积和良好的分散性。XPS分析表明，Ni元素在催化剂表面以正价态存在，有利于提高催化剂的活性。

高分散Ni

第 42 卷第 4 期2023年 7 月Vol.42 No.4Jul. 2023中南民族大学学报（自然科学版）Journal of South-Central Minzu University（Natural Science Edition）

高分散Ni/Al2O

3-CeO2催化剂的制备及其甲烷

干重整性能研究

李琳，王杰，申东阳，张煜华，李金林

（中南民族大学化学与材料科学学院，催化材料科学湖北省重点实验室，武汉 430074）

摘要以离子交换逆负载法合成了以氧化铝和氧化铈为载体的高分散镍基催化剂，通过溶度积的（Ksp）驱动将Ni负载在氧化物载体上，得到了用于甲烷干重整的高分散催化剂.采用XRD、TEM、N2物理吸附-脱附等表征手段表征了催化剂的物理化学性质，使用固定床反应器评价其催化性能，研究了催化剂中CeO2含量对甲烷干重整性能的影响.结果表明：在低CeO2含量时（Ce质量分数为3.4%），催化剂具有较高活性和稳定性，产物H2/CO比约等于1，反

应后催化剂活性金属轻微烧结，积碳最少.关键词甲烷干重整；镍基催化剂；分散度；表面性质中图分类号 O643.36 文献标志码 A 文章编号 1672-4321（2023）04-0433-08 doi：10.20056/ki.ZNMDZK.20230401

Preparation of highly dispersed Ni/Al2O3-CeO2 catalyst for

dry reforming of methane

LI Lin， WANG Jie， SHEN Dongyang， ZHANG Yuhua， LI Jinlin

（College of Chemistry and Material Science & Key Laboratory of Catalysis and Materials Science of Hubei Province， South-Central Minzu University， Wuhan 430074， China）

Ni基催化剂在甲烷催化氧化重整制合成气中的性能研究

第９期　王婷婷，等：Ｎｉ基催化剂在甲烷催化氧化重整制合成气中的性能　壅　：　：　

Ｎｉ基催化剂在甲烷催化氧化重整制合成气中的性能研究　

王婷婷　，张恒　，董新法　，林维明。　

，　（１．曲阜师范大学化学与化工学院，山东曲阜２７３１６５；　

２．华南理工大学化学与化工学院，广东广州５１０６４０）　

摘要：采用浸渍法制备了Ｎｉ—Ｃｅ催化剂并用于甲烷部分氧化与水蒸汽重整耦合反应过程。实验考察了焙烧温度、还原条件、前驱　体原料等制备条件对催化剂活性的影响，并研究了催化剂的积炭情况及稳定性。结果发现，在适宜的制备条件下得到的Ｎｉ—Ｃｅ　

催化剂对本反应体系具有良好的催化性能，转化率和选择性均达到９５％以上。　关键词：甲烷；部分氧化；合成气　中图分类号：ＴＱ４２６．８　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—０２１Ｘ（２００８）０９—０００９—０４　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｎｉ—Ｃｅ　Ｃａｔａｌｙｓｔｓ　ｆｏｒ　Ｍｅｔｈａｎｅ，　

Ｏｘｙｇｅｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅａｍ　Ｃａｔａｌｙｔｉｃ　Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｓｙｎｇａｓ　

ＷＡＮＧ　Ｔｉｎｇ—ｔｉｎｇ　，ＺＨＡＮＧ　Ｈｅｎｇ　，ＤＯＮＧ　Ｘｉｎ一　，ＬＩＮ　Ｗｅｉ—ｍｉｎｇ　

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｑｕｆｕ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｕｆｕ　２７３　１　６５，ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ　

ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０６４０，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｉ—Ｃｅ　ｃａｔａｌｙｓｔｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　

ｍｅｔｈａｎｅ，ｏｘｙｇｅｎ　ａｎｄ　ｓｔｅａｍ　ｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｓｙｎｇａｓ．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ　

煤制天然气甲烷化催化剂及机理的研究进展

煤制天然气是一种重要的清洁能源，可以利用富余的煤炭资源，减少了对石油的依赖，同时也减少了对环境的污染。煤制天然气的制备过程中，甲烷的合成是关键步骤之一，催化剂在该过程中发挥着重要的作用。相对于其他合成气合成甲烷方法，煤制天然气甲烷化的反应条件温和，成本较低，因此备受关注。本文将介绍煤制天然气甲烷化催化剂及机理的研究进展。

1. 催化剂种类

（1）镍基催化剂

镍基催化剂是煤制天然气甲烷化反应中常用的一种催化剂。其中，加入了钾和铜等掺杂改性的镍基催化剂具有更高的活性和稳定性，其主要机理是镍与CO2在催化剂表面形成的活性中间体经过穿越吸附态烷基化开环后再脱附得到甲烷。此外，钠基、铁基、钴基和镉基催化剂等也被广泛研究。

（3）贵金属催化剂

贵金属催化剂主要包括铑、铱和铂等。研究表明，这些催化剂的催化活性与CO2的吸附能力有关，CO2的吸附能力越强，其反应活性就越高。此外，添加硫和氯等掺杂改性剂也能够促进甲烷的合成。

2. 机理研究

煤制天然气甲烷化反应机理主要包括五种途径：

（1）CO2还原反应途径：CO2被还原为CO，随后与H2发生Fischer-Tropsch合成反应并生成甲烷。

（3）水煤气变换反应途径：CO和H2在催化剂的作用下生成甲烷的同时，也会生成一部分CO2和H2O。

（4）气相氢甲酸反应途径：该反应是由低碳酸性离子催化的，碳酸盐型离子可通过CO2和H2O气相反应生成。

（5）单分子路途径：催化剂表面上的吸附态CH3产生甲烷。

总之，煤制天然气甲烷化反应过程中，催化剂不仅仅是作为反应物中心，还扮演着催化剂表面反应活性中心的角色。催化剂的有效改性和研究对于提高甲烷的产率和选择性具有重要意义。