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甲烷(CH4)部分氧化制合成气(CO+H2)轻微放热,H2/CO摩尔比接近2,有利于费-托合成和甲醇合成,成为间接利用合成气的有效途径。Ni基催化剂具有较高的POM反应活性,但存在着催化剂活性组分流失和积炭等问题。氧化物等非金属催化剂具有较好的抗积炭性,但是POM反应活性偏低。论文工作的主要目的是制备较高活性的Cr2O3催化剂,探索Ni/ZrO2-HT催化剂上积炭的机理,利用双催化剂床层作为解决方案在不牺牲催化性能的前提下,提高催化剂的抗积炭性,为实际应用奠定基础。催化剂活性评价在石英管固定床上进行,采用TPR、TGA、TEM、XRD、BET、XPS、脉冲反应等对催化剂的物理化学性质进行了表征。对第VIB组氧化物催化剂的POM反应活性进行了初步探索,发现W与Mo氧化物催化剂POM反应性能较差。利用柠檬酸络合法制备了Cr2O3催化剂,其晶体颗粒较小,在POM反应中晶型能够保持稳定,具有较高的催化活性和良好的抗积炭性能。在反应过程中Cr2O3催化剂发生烧结和团聚是造成催化剂活性下降的主要原因。用水热法制备载体ZrO2 -HT,用浸渍法制备Ni/ZrO2–HT(负载量为9%)催化剂,并对Ni/ZrO2–HT催化剂上的POM反应进行了考察,发现在Ni/ZrO2-HT催化剂上生成的合成气一部分可能来自直接氧化,另外一部分可能来自重整反应。Ni/ZrO2-HT催化剂上部为富氧区,存在着直接氧化生成合成气的反应,在富氧区不容易发生积炭;催化剂下部为贫氧区,存在着重整反应,是催化剂积炭的主要部位。通过考察ZrO2–HT载体焙烧对催化性能的影响、积炭催化剂再生后的催化反应性能、催化剂制备温度对催化反应性能的影响,发现Ni催化剂颗粒尺寸可能不是影响催化剂抗积炭性的主要因素,积炭可能与POM反应过程中Ni催化剂颗粒发生的烧结有关,提高催化剂的抗烧结性可以提高抗积炭性。以Cr2O3催化剂为上床层催化剂,以Ni/ZrO2-HT催化剂为下床层催化剂,考察了双催化剂床层对反应性能和抗积炭性的影响,在不牺牲催化活性的前提下可以改善Ni/ZrO2-HT催化剂积炭问题。