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低温等离子体构筑高效Ni基催化剂进展

2021-07-28彭冲刘鹏胡永康肖文德潘云翔

化工进展 2021年7期
关键词:催化剂

彭冲,刘鹏,胡永康,肖文德,潘云翔

(1 中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院,辽宁大连 116045;2 上海交通大学化学化工学院,上海 200240)

Ni 基催化剂因价格低廉、资源丰富、机械强度高、导热性能好、催化活性出色等优势而成为化学工业最受青睐的催化剂之一,被广泛应用于费托合成、重油加氢、氧化脱卤、甲烷重整、加氢脱氧、加氢脱硫等反应[1-3]。然而,Ni 基催化剂抗积炭能力差,反应过程中积炭严重。严重的积炭堵塞催化剂孔道、覆盖催化活性中心,会导致催化活性中心损失,造成催化剂失活和催化剂床层压降大幅度升高,这是Ni 基催化剂大规模开发利用所面临的最为突出的问题之一。如何提升Ni 基催化剂的抗积炭能力,是学术界和工业界都非常关注的问题。

Ni 基催化剂上积炭的生成和消除反应同时存在。积炭生成反应包括烃类(如甲烷和苯)、醇类(如甲醇和乙醇)、羧酸(如乙酸和丙酸)等的深度分解[1-6]。积炭消除反应包括积炭与O 原子、H 原子、OH 基团、CO2δ-等活性物种反应形成CO、CH4等气体分子进而从催化剂表面脱附[7-9]。当积炭生成速率大于积炭消除速率时,催化剂的积炭增加;当积炭消除效率大于积炭生成速率时,催化剂的积炭减少。已报道的提升Ni 基催化剂抗积炭能力的方法众多,例如:在载体上构建缺陷位和OH 基团、掺杂N 和P 等非金属元素以及K 和Mg 等金属元素;使用MgAl2O4和NiAl2O4等尖晶石、层状材料、多级孔分子筛作为载体;添加CeO2、MgO、Ga2O3、La2O3、KNbO3等助剂[1-9]。这些方法通过抑制积炭生成反应、促进积炭消除反应来提升Ni 基催化剂的抗积炭能力[3]。……

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