耐硫水煤气变换反应NiO-MoO_3-K_2CO_3/r-Al_2O_3催化剂研究

在本工作中，制备了一系列催化剂样品，其中有K、Ni、Mo单组份催化剂，K-Ni、K-Mo、Ni-Mo双组份催化剂及不同活性组份含量的K-Ni-Mo三组份催化剂。针对水煤气变换反应，对上述催化剂进行反应活性考察，得出如下结果：①催化剂各活性组份的最佳含量大致是NiO(3%), MoO_3(13%), K_2CO_3(6%)；②催化剂制备中的最佳焙烧温度在400 ℃左右；③催化剂使用前用H_2S/H_2的混和气进行预处理其效果最佳；④催化剂的催化活性与催化剂表面硫的含量有关，当催化剂表面处于严重缺硫状态时其活性下降；⑤反应的最佳汽:气 = 0.5-1.5；⑥加压有利于催化剂活性的提高，在加压情况下催化剂的活性随着反应温度的增加通过一极大值（在约200 ℃左右），不加压的反应催化剂活性随着反应温度的提高而增加。在催化剂的表征部分，利用XPS、XRD、紫外可见温反射光谱、SEM、ESR、比表面、TPR、酸度测定、TPD、TPS、TPS-TPR等实验对我们所制备的催化剂进行了研究。最后，我们用ESR和XRD实验技术研究了MoO_3、M_2CO_3 (M = Li、Na、K、Cs)-MoO_3加热过程中的固相反应，知道MoO_3在空气中焙烧时可以失去晶格氧，使晶体中的一些Mo~(6+)变成Mo~(5+)。在焙烧过程中，Li、Cs~+的加入将阻止MoO_3晶格氧向气相氧的转变，对Mo~(5+)的生成有抑制作用。加入一定量Na~+、K~+的MoO_3在焙烧过程中，其晶格氧被活化更易失去它们对Mo~(5+)的生成有促进作用，这种作用的大小是Na~+ > K~+。