氢能由于其高能清洁等优点在能源日益短缺的今天受到了广泛的关注。乙醇蒸汽重整制氢，具有原料可再生、产品气体中氢气含量高、系统能量效率高等优点，近年来成为能源和催化领域的研究热点。Ni基催化剂具有较强的C-C断键能力及较低的成本，广泛用于蒸汽重整过程，在乙醇蒸汽重整过程中也表现出较优的反应活性及对氢气的选择性。Ni颗粒易迁移烧结和积碳，导致催化剂失活，是Ni基催化剂应用面临的主要问题之一。CeO2载体的良好氧活性能够抑制积碳的生成，含有的表面氧缺位可以固定金属颗粒，防止金属烧结，因此，CeO2作为Ni基催化剂载体应用于乙醇蒸汽重整中；添加Mg进入CeO2的晶格，可以有效增强CeO2的表面氧缺位，更好的抑制积碳的生成。
采用柠檬酸络合法制备了不同Mg添加量的CeO2载体，并采用浸渍法负载Ni，得到了不同Mg添加量的Ni/MgxCe1-xO催化剂。XRD结果表明CeO2的晶胞参数随着Mg添加而减小，Mg添加量超过10%时开始检测到MgO衍射峰，由维加德定律可推测Mg进入CeO2的晶格，形成Mg-Ce固溶体；Ni颗粒粒径约为20nm，且随着Mg的添加而减小。TPR结果证明载体还原所耗氢气量随Mg添加量的增加而增加，表明Mg可增加CeO2的表面氧缺位，且表面氧缺位含量在Mg添加50%以下时与添加量大约成线性关系。将该系列催化剂应用于乙醇蒸汽重整制氢，低温活性（623K）数据结果表明，Mg的添加会增加H2选择性，减小CO选择性，降低乙醇转化率；H2的选择性与表面氧缺位的含量成正比。TGA考察催化剂积碳结果表明，催化剂的积碳量随着Mg添加量的增加而降低。综合实验数据可得，添加Mg可增加CeO2的表面氧缺位含量，从而促使水在催化剂表面的裂解吸附，氧化催化剂表面的CO以及积碳，也即促进了水汽变换反应，增加H2的选择性。但添加的Mg会与Ni紧密结合，不利于Ni的还原，使活性下降，转化率降低。Mg的添加量存在最佳值，为7%。 |