CeO2修饰NiCuMgAl混合金属催化剂及催化甲烷干重整研究

甲烷干重整反应可将两种温室气体同时转化为合成气, 是一种兼具环保效益与资源化利用价值的重要反应, 但是该反应仍面临能耗高、催化剂因积碳和烧结易失活等关键挑战. 本研究采用尿素水热法制备NiCuMgAl水滑石前驱体, 并通过浸渍法引入不同浓度的硝酸铈溶液, 经煅烧还原后得到一系列CeO₂负载量分别为5%、10%、15%、20%的NiCuMgAl催化剂, 系统考察了CeO₂含量对催化剂结构、表面性质及甲烷干重整性能的影响. 结合X射线衍射、氮气物理吸附-脱附、扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱、二氧化碳与氨气程序升温脱附、傅立叶红外光谱和热重对催化剂进行表征. 结果表明, Ni-Cu合金的形成有效抑制了积碳生成, CeO₂的引入则产生了丰富的氧空位. 其中NiCuMgAl-15%Ce催化剂具有最高的氧空位浓度(33.80%), 同时表现出最强的中强碱强度(250.4 °C)和中强酸强度(240.7 °C), 形成了理想的酸碱协同效应. 该催化剂在600 °C、质量空速36000 mL·g⁻¹·h⁻¹条件下, CH₄转化率达36.2%, CO₂转化率达53.1%, 稳定运行32 h, 积碳量仅6.2%, 显著优于未改性及CeO₂含量过高或过低的催化剂.&nbsp;</p>