协同效应催化甲烷二氧化碳重整研究进展

利用化学惰性的甲烷和二氧化碳经重整反应制备合成气是一种十分有前景的策略,能够实现两种温室气体化学转化并制备高附加值化学品,具有重要的科学、环保意义和工业应用价值。然而该反应受限于反应能耗高、催化剂易烧结、积炭失活等问题,因此,开发高催化活性、高稳定性及抗积炭性能强的催化剂是实现该反应工业化应用的关键。从催化剂的基本组成出发,综述了目前国内外甲烷二氧化碳重整催化剂活性中心和载体的设计思路;重点介绍了协同效应在提升催化活性及稳定性等方面所起的关键作用;分析了通过合金化或空间结构化策略来实现协同效应的高效催化过程,并提出未来甲烷二氧化碳重整催化剂的设计和发展方向。

钴基催化剂上甲烷部分氧化与甲烷二氧化碳重整耦合反应

用TPR、XRD和活性评价等手段研究了Co/SiO2 、Co/γ -Al2 O3和Co/α -Al2 O3催化剂上金属 -载体相互作用以及Co/α-Al2 O3催化剂上钴负载量对甲烷部分氧化与甲烷二氧化碳重整耦合反应性能的影响。实验结果表明 ,Co/γ -Al2 O3和Co/SiO2 催化剂活性很差的原因主要是金属 -载体的相互作用太强或太弱 ,只有金属 -载体相互作用适中的Co/α -Al2 O3催化剂才具有高的催化活性。在Co/α -Al2 O3催化剂中钴的负载量对催化性能有很大影响 ,当负载量低时催化剂易发生Co0 →CoAl2 O4 相转变而失活 ,而负载量太高时催化剂容易积碳 。

甲烷—二氧化碳重整反应制取合成气的新进展

综述了９０年代以来ＣＨ４ＣＯ２重整反应在改性镍基催化剂。

助剂对NiMgAl催化剂的结构和甲烷二氧化碳重整反应性能的影响(英文)

向担载镍基催化剂NiMgAl中添加助剂(Co,Ir或Pt)制备了三种助剂促进型催化剂,通过氢气程序升温还原(H2-TPR),CO2/CH4程序升温表面反应(CO2/CH4-TPSR)和CO2程序升温脱附(CO2-TPD)等方法对催化剂进行表征.助剂对催化剂性能的影响通过甲烷干重整实验进行评价.添加少量的Pt或Ir助剂可以降低Ni活性组分的还原温度和提高反应性能.添加助剂的样品与原始NiMgAl催化剂相比能够降低反应的活化能,添加Co或Ir助剂的催化剂与NiMgAl催化剂相比活化能有了明显的降低.NiMgAl催化剂的活化能为51.8 kJ·mol-1,添加Pt助剂的NiPtMgAl催化剂活化能降至26.4 kJ·mol-1.NiMgAl催化剂中添加Pt助剂制备的催化剂具有较好的催化活性和较低的活化能.CH4-TPSR和CO2-TPSR结果表明添加Pt助剂可以在更低的温度下(与NiMgAl催化剂相比)提高CH4的活化能力,并在催化剂表面形成更多的碳物种.CO2-TPD结果显示,添加助剂的催化剂与NiMgAl样品相比在反应温度区间内增加了CO2的吸附/脱附量.

镍催化剂的结构特征及其催化甲烷二氧化碳重整反应

采用超声辅助沉淀法制备了ZrO_2载体,并制备了一系列Ni/ZrO_2催化剂用于甲烷二氧化碳重整反应制合成气。利用XRD、N_2吸附、TPR和H_2-TPD等方法对催化剂进行了表征,并研究了催化剂还原过程中Ni物种结构的变化。实验结果表明,Ni/ZrO_2催化剂的最佳Ni负载量约为10%(w),过高或过低的Ni含量都不利于形成最大数量的活性Ni原子。还原态Ni/ZrO_2催化剂表面存在两种金属Ni活性中心,处于金属Ni外表面平台位置的活性中心转化甲烷分子的效率较低,处于金属Ni台阶或节点位置的活性中心转化甲烷分子的效率较高。在反应温度750℃、反应压力0.1 MPa、气态空速108 000 mL/(g·h)、n(CH_4)∶n(CO_2)=1∶1的条件下,Ni/ZrO_2催化剂上金属Ni活性中心转化甲烷分子的转化频率为12.2～13.5 s^(-1)。

甲烷／二氧化碳重整反应催化剂的制备及反应性能研究

采用浸渍法制备载镍ＣＨ_４／ＣＯ_２重整反应催化剂，应用ＩＣＰ，ＢＥＴ，ＥＰＭＡ，ＳＥＭ，ＴＥＭ，ＸＰＳ等手段考察了焙烧温度、浸渍液酸度、助剂等制备条件对催化剂结构及反应性能的影响。结果表明，低温热处理制备的Ｎｉ／γ－Ａｌ_２Ｏ_３催化剂具有较高的ＣＨ_４／ＣＯ_２重整反应活性；强酸或强碱溶液中制备的催化剂尽管活性组分分布及孔结构等均有所不同，但二者的反应活性都很高；稀土助剂的引入对ＣＨ_４／ＣＯ_２重整反应有促进作用。

甲烷与二氧化碳重整制取合成气研究进展

甲烷 二氧化碳重整制取高附加值合成气的过程是近十几年来世界范围的研究热点之一,该过程的研究具有重要的理论和实际意义。本文综述了甲烷 二氧化碳重整制取合成气反应的进展,对重整催化剂、积炭过程、非常规供能方式在重整反应中的应用等进行了讨论和分析。

常压、脉冲微波强化丝光等离子体作用下甲烷与二氧化碳的反应研究

采用脉冲微波强化丝光等离子体反应装置 ,研究了甲烷氧化偶联与二氧化碳重整制合成气 (CO +H2 )副产乙炔、乙烯的反应 .常压下 ,当CH4和CO2 流量分别为 12 0 ,80mL/min ,微波峰值功率 12 0W ,脉冲通断比为 10 0 / 10 0ms时 ,CH4和CO2 转化率分别为 70 .8% ,6 8.8% ;CO ,C2 H2 ,C2 H4选择性分别为 75 % ,17.8%和 4 .1% ,产物中没有积炭 .H2 /CO摩尔比值随原料气中甲烷比例的增加而增大 ,当CH4/CO2 摩尔比为 2∶1时 ,H2 /CO摩尔比达到 2 ,这种比例的合成气能方便地用于下一步的Fischer Tropsch反应和其他化学品的合成 .与其他等离子体反应相比 ,采用脉冲强化常规丝光等离子体进行CH4脱氢偶联与CO2 重整反应 ,能量效率明显提高 ,这对于促进微波等离子体技术在C1化学中的应用具有重要的意义 .

二氧化碳重整甲烷制合成气研究进展及经济性探讨

对于含CO2的天然气、煤层气、焦炉气和沼气,通过蒸汽重整和CO2重整结合,可消耗CO2,降低生产成本和能耗,还能制备用于甲醇合成和费托合成的原料气(H2/CO=2),具有较好的经济与环保效益。本文对CO2重整甲烷制合成气催化剂及工艺反应条件研究进行了综述,并对其工业应用的经济性进行了探讨。

耦合甲烷部分氧化与二氧化碳重整的研究进展

对耦合甲烷部分氧化与二氧化碳重整反应的研究现状和进展及用于该反应的铱、镍、钴、铂等催化体系进行了介绍和探讨。认为耦合甲烷部分氧化与二氧化碳重整反应是有工业化前景的工艺。

耦合甲烷部分氧化与二氧化碳重整用镍系催化剂碱金属与碱土金属改性研究

在考察了多种过渡金属和稀土金属的基础上,选择了铈作为助剂,制备了Ni-Ce/Al2O3催化剂,系统地考察了碱金属如钠和钾,碱土金属如镁、钙、锶和钡对于耦合甲烷部分氧化与二氧化碳重整反应的影响,认为碱金属的加入降低了催化剂的稳定性,碱土金属的加入不仅提高了催化剂活性,而且提高了催化剂的稳定性。

镍基上甲烷与二氧化碳脱氢重整机理的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)及二级微扰(MP2)方法对使用镍基催化剂上甲烷的逐步脱氢后与CO2发生重整反应制合成气的机理进行了研究.计算结果表明,甲烷进行4步脱氢后生成镍基碳,同时释放出氢气,镍基碳再与CO2反应生成CO.反应分5步进行,其焓变分别为-104.310,52.501,55.135,315.602,-202.164 kJ/mol.5步反应的活化能表明第1步和第5步反应较易进行,反应的速控步骤是第4步,其正反应的活化能为577.610 kJ/mol.

核壳结构Ni@SiO_(2)催化剂的制备及其在甲烷二氧化碳重整反应中的应用

采用反相胶束法制备了具有核壳结构的Ni@SiO_(2),经正丁胺碱蒸汽处理及高温焙烧得到壳层重构的Ni@SiO_(2)-B。结构表征表明,氧化镍经碱蒸汽处理转变成硅酸镍,Ni@SiO_(2)-B的壳层限域效应及强的金属-载体相互作用,使得还原后的催化剂具有较小的Ni纳米颗粒尺寸并在长时间反应中予以保持,在700℃和650℃下进行200 h的甲烷二氧化碳重整反应后,Ni@SiO_(2)-B催化剂的甲烷和二氧化碳的转化率以及H_(2)/CO比值保持不变,并且反应后的催化剂几乎无积碳生成,相比Ni@SiO_(2),Ni@SiO_(2)-B催化剂表现出优异的催化性能、抗金属烧结和抗积碳性能。

Mo_2C负载量对甲烷二氧化碳重整制合成气催化剂Mo_2C/γ-Al_2O_3的影响

用浸渍法制备了不同M o2C负载量的M o2C/-γA l2O3系列催化剂,采用微型固定床连续反应器对其甲烷和二氧化碳重整制合成气反应进行了活性评价,并采用XRD方法对催化剂进行了结构表征。活性测试结果表明,M o2C负载量在15%~30%时,催化剂具有较好的CH4转化率和CO、H2选择性,但M o2C担载量过高和过低时催化剂活性均不高。XRD结果表明,催化剂的活性的差别与活性组分的碳化程度有关,也与部分碳化钼转化成二氧化钼有关。

一种用于甲烷与二氧化碳重整反应的微波催化剂

一种用于甲烷与二氧化碳重整反应的微波催化剂，由载体和活性成分组成。其特征在于：催化剂活性组分为氧化镍，其担载量为3wt%-20wt%；所用的催化剂载体为表面涂覆γ－Al2O3的泡沫陶瓷，泡沫陶瓷的主组分为碳化硅、铁氧体的吸波材料，次组分为用作粘接剂的二氧化硅，载体的重量组成为2％－25％的粘接剂，70％－90％的吸波材料，5％－25％的γ－Al2O3。本发明可以使反应在温和的条件下进行，并且具有较高的合成气收率，很低的反应积炭。

二氧化碳甲烷自热重整计算分析与中试

运用Gibbs自由能最小化方法和耦合详细反应动力学的计算流体力学(CFD)方法对CO_2-CH_4自热重整进行了相关的计算分析。结合自主研发的反应器和催化剂,在山西省潞安集团煤制油低碳循环经济园区进行了原料气处理量10 000m^3/h、运行压力2MPa、新型镍基催化剂装填量约5t的中试实验,获得合成气中甲烷摩尔分数小于1%、n(H_2)/n(CO)=1.1、有效气摩尔分数为60.7%的合成气。其中,CO_2-CH_4自热重整反应器设计主要尺寸为:内径1.6m,燃烧高度3.0m,催化剂装填高度2.8m,反应器总体高度约13.8m。

甲烷二氧化碳催化重整制取合成气的研究进展

近几十年来,甲烷二氧化碳催化重整反应引起了广泛的关注。综述了甲烷二氧化碳催化重整制取合成气的研究进展,介绍了催化剂的活性组分、载体、助催化剂及制备方法的研究现状和它们对催化剂活性和稳定性的影响情况,并对催化剂积炭的形成和消除、重整反应机理进行了讨论和分析。

甲烷二氧化碳氧气氧化重整的研究

在镍基催化剂催化的甲烷二氧化碳重整反应中加入氧气使得放热性的甲烷选择性氧化与吸热的二氧化碳重整两种反应能够同时进行。实验结果表明,氧气的加入降低了反应温度,同时还可以在一定程度上调节H2/CO比。良好的催化剂稳定性可能是由于镍粒子在表面镧氧化物中分布的结果。

二氧化碳重整甲烷制合成气研究进展

由于二氧化碳重整甲烷制合成气具有很多优点,因此引起了广泛的关注。本文综述了二氧化碳重整甲烷制取合成气的研究进展,介绍了二氧化碳重整甲烷热力学、甲烷和二氧化碳的活化、二氧化碳重整甲烷反应过程中的表面积碳和消碳和二氧化碳重整甲烷反应机理的研究现状,并进行了讨论和分析。

福建物构所电重整甲烷／二氧化碳制合成气研究取得进展

天然气和二氧化碳通过重整反应转化为合成气，再经费托反应再进一步转化为各种重要化学品，不仅可以达到天然气高效利用的目的，还可有效减少温室气体排放。但传统重整反应中的一氧化碳歧化反应和甲烷热裂解容易产生积碳，高温下催化剂烧结／团聚的问题也会导致干重整性能的衰减。