Pt-Ni双金属催化剂的制备及其乙醇水蒸气重整制氢催化性能研究

孙 晨，郑子良，李 星，王诗瑶，吴 旭，安 霞，谢鲜梅

(1.太原理工大学 化学化工学院，太原 030024；2.山西医科大学 转化医学研究中心，太原 030001)

能源是日常生活中不可或缺的要素，随着社会的快速发展和化石能源的大量使用，一系列问题也随之产生，如全球气候变暖、臭氧空洞以及化石燃料的枯竭等。因此，绿色高效的可再生能源的开发和利用成为全球关注的焦点，而氢能因其清洁、高效的特点引起了研究人员的广泛关注[1-3]。近年来，以生物质乙醇蒸气为原料重整制氢气已成为可再生氢生产最有效的方式之一[4]，乙醇蒸气重整反应式可表示如下：

CH3CH2OH+3H2O→6H2+2CO2.

(1)

乙醇水蒸气重整(ESR)反应的特征在于较高的氢产率，但其反应体系由于乙醇中的C—C键以及反应的吸热性质而变得较为复杂，ESR过程中可能同时发生的几种副反应如下[5-7]。

乙醇分解生成CO和CH4

CH3CH2OH→CH4+CO+H2.

(2)

乙醇重整成合成气

CH3CH2OH+H2O→4H2+2CO .

(3)

乙醇脱氢形成乙醛

CH3CH2OH→CH3CHO+H2.

(4)

乙醇脱水形成乙烯

CH3CH2OH→C2H4+H2O .

(5)

Boudouard反应

2CO→CO2+C .

(6)

水煤气变换反应

CO+H2O→CO2+H2.

(7)

逆水煤气变换反应

CO2+H2→CO+H2O .

(8)

副反应的进行取决于所使用的活性金属、载体和反应条件，催化剂和反应条件不同，产物分布及反应途径也随之不同[8]。因此，高活性、低成本的催化剂的研发是当前ESR反应亟待解决的关键问题。

基于组成，将催化剂分为贵金属催化剂、非贵金属催化剂以及其他类型的催化剂。贵金属如Pt，Pd，Rh，Ru，Ir在ESR反应中得到广泛的研究[9-11]，因为它们具有较强的C—C键裂解活性，是ESR反应的最佳催化剂候选物。如低温条件下的金属Pt具有最好的总体活性，可以促进乙醇分解和脱氢反应，是非常有前景的催化剂。……