摘要
在绿色低碳技术的研发体系中，CO2甲烷化和RWGS反应是实现CO2低排放和循环利用的有效方法。Ni基催化剂在CO2甲烷化反应中虽表现出优异的催化活性，但在反应过程中易团聚和烧结，导致催化剂的失活；Mo基催化剂在RWGS反应中虽具有较高的CO选择性，但往往需要较高的反应温度（通常为600℃），并且CO2转化率较低。为解决上述问题，本工作将金属Co引入至Ni基催化剂中构筑Co-Ni合金催化剂，改善了其在CO2甲烷化中的催化活性；在双金属Mo基催化剂中添加了助剂和载体，在相对较低的反应温度下提升了其在RWGS反应中的CO2转化率和CO选择性。以下为主要开展的工作： （1）通过水热法制备出水滑石前驱体（Ni3Al-LDH、Co3Al-LDH和不同Co/Ni摩尔比的CoxNi3-xAl-LDH），将前驱体在氢气下高温还原后，得到Ni3/AlOx、Co3/AlOx和不同Co/Ni摩尔比的CoxNi3-x/AlOx催化剂，并进行相关表征及CO2甲烷化的活性评价。结果表明Co与Ni在CoxNi3-x/AlOx催化剂中形成了Co-Ni合金，并且Co1.5Ni1.5/AlOx催化剂中的Co-Ni合金具有更高的分散度和还原度。此外，该催化剂还具有抗烧结和抗团聚的优势。Co1.5Ni1.5/AlOx催化剂在相对较低的反应温度（250℃）下展现出优异的CO2转化率（96.0%）和CH4选择性（99.8%）。 （2）利用溶胶凝胶法和共沉淀法分别制备出CA-Co3Mo3N和Ni2Mo3N催化剂，并通过掺入稀土助剂（La和Ce）对CA-Co3Mo3N和Ni2Mo3N催化剂进行优化，对以上催化剂进行相关表征及RWGS反应活性评价。结果表明，稀土助剂La和Ce的掺入使催化剂的粒径变小、CO2的吸附活性位点增加。对比加入La和Ce的催化活性，发现加入La助剂的效果更好，且La0.15-Ni2Mo3N的催化活性优于La0.15-CA-Co3Mo3N。在1.0MPa，400℃下，La0.15-Ni2Mo3N催化剂的CO2转化率为46.8%，CO选择性为69.2%，相比Ni2Mo3N催化剂都有提高。 （3）通过等体积浸渍法制备出不同负载量的Ni2Mo3N/γ-Al2O3催化剂，对这类催化剂进行相关表征及RWGS反应活性评价。结果表明，15wt.%Ni2Mo3N/γ-Al2O3在400℃下其CO2转化率与Ni2Mo3N催化剂基本相当，而CO选择性大幅提高。为了进一步提升CO2转化率，将粒径更小的15wt.%La0.15-Ni2Mo3N催化剂以同样的方法负载到γ-Al2O3载体上。结果表明该催化剂在400℃下，其CO2转化率为39.7%，CO选择性为92.3%，相比15wt.%Ni2Mo3N/γ-Al2O3催化剂都有提高。
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