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Lanthanum incorporated in MCM-41 and its application as a support for a stable Ni-based methanation catalyst

甲烷化 催化作用 非阻塞I/O 选择性 材料科学 烧结 化学工程 热液循环 粒径 MCM-41 无机化学 核化学 化学 冶金 分子筛 有机化学 工程类
作者
Han Yang,Bo Wen,Mingyuan Zhu,Bin Dai
出处
期刊:Journal of Rare Earths [Elsevier BV]
卷期号:36 (4): 367-373 被引量:28
标识
DOI:10.1016/j.jre.2017.07.016
摘要

Herein, lanthanum was incorporated via hydrothermal synthesis into a MCM-41 framework structure with La/Si molar ratios from 0.01 to 0.1. Samples of NiO supported on LaMCM-41 were prepared using the impregnation method. The catalyst performance was evaluated using a fixed bed CO methanation reactor. A Ni/LaMCM-41 catalyst with La/Si = 0.1 shows the best catalytic performance with a CO conversion of almost 100% and a CH4 selectivity of 89.5% at 250 °C under a pressure of 1.5 MPa and at an airspeed of 36,000 mL/(g·h). Compared with Ni–La/MCM-41(La/Si = 0.1) and Ni/MCM-41 prepared via the impregnation method, Ni/LaMCM-41(La/Si = 0.1) shows a higher CO conversion and CH4 selectivity. In a 100 h stability test, the Ni/LaMCM-41(La/Si = 0.1) catalyst shows excellent stability; furthermore, the CO conversion is always greater than 98.0%, which is significantly better than the results for Ni/MCM-41. We experimentally demonstrate that elemental La enters the framework of MCM-41. The Ni/LaMCM-41 catalyst performs well because the La reduces the average particle size of the NiO particles and enhances the interaction between NiO and MCM-41; moreover, the introduction of La significantly inhibits the sintering of the catalyst and the formation of carbon deposits.
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