Ni@Silicalite-1催化剂的制备及其催化CO2加氢制CH4与CO性能研究

采用沸石封装策略,合成了用于CO2加氢反应的结构可控的Ni基催化剂,选择性获得CH4或CO产物.采用SiO2纳米球和Silicalite-1(S-1)分子筛作为载体,通过浸渍-再晶化的方法合成了一系列不同载量的Ni/X@S-1催化剂(X为SiO2或S-1分子筛).SEM结果表明,S-1分子筛作为载体时,其导向作用有利于后续再晶化形成S-1包覆层,在较低模板剂四丙基氢氧化铵(TPAOH)加入量(n(TPAOH)/n(SiO2)= 0.1)的情况下即可实现S-1分子筛对Ni物种的封装,且封装的金属催化剂外表面平整,呈现规则的六边形板状结构.大分子液相加氢实验与能谱分析结果表明,Ni物种主要分布在S-1分子筛的内部.原位XRD分析和H2-TPR结果表明,S-1分子筛限域封装Ni有效增强了NiO与载体间的相互作用,抑制了NiO向金属Ni的还原(Ni0),有利于构筑稳定的NiO相.CO2加氢反应结果表明,不经H2-预还原,主要活性相为NiO的催化剂(N-5.0%Ni/S-1@S-1)的CO选择性为96.4%;经过400℃H2-预还原处理,活性相为Ni0的催化剂(R-5.0%Ni/S-1@S-1)的CH4的选择性超过98.0%.NiO为生成CO的活性相,而Ni0为生成CH4的活性相,通过调控催化剂预还原温度,可以有效控制活性Ni物种的价态组成,进而实现加氢产物CO与CH4的选择性生成.