第3章　炭材料催化CH₄-CO₂重整研究

3.1　引言

近年来，在CH₄-CO₂催化重整制合成气领域人们已做了大量的研究工作^［1-14］。重点主要集中在催化剂的活性组分、载体、助剂、催化剂积炭以及重整反应的热力学及动力学研究方面。用于二氧化碳重整甲烷反应的催化剂主要是负载Ni及Ru、Rh、Pd、Re、Ir等贵金属。负载Ni催化剂虽有较好的催化活性，但因存在严重的积炭、高温烧结以及与载体间的固相反应等缺点，导致催化剂活性很快下降，寿命缩短。Rh、Ru、Ir、Pt、Pd等贵金属负载催化剂的优点在于反应温度低、能耗小，但存在资源缺乏、代价高的缺点^{［3-5，15］}。因此开发温和条件下新型、廉价和具有较高催化活性及稳定性的催化剂，是实现二氧化碳重整甲烷工业化的关键。

炭材料催化剂与金属催化剂相比，来源广、价格低，而且抗硫和杂质能力强，并具有一定的抗积炭性能。正是由于具有上述优点，炭材料催化剂逐渐成为国内外研究者关注和研究的热点^［16-21］。目前关于炭材料催化CH₄-CO₂重整的研究报道还很少^［22-27］，为了更好地加深炭材料催化剂对CH₄-CO₂重整催化本质的认识和进一步开发出更加稳定的高活性炭材料催化剂，本章主要介绍了在固定床反应器上各种因素对炭材料催化重整反应特性的影响，XPS、XRD、SEM、FTIR和化学的手段在炭材料催化剂形貌和官能团结构变化等方面的应用，以及炭材料催化的本质。