Cr基催化剂在逆水汽变换反应中的研究

逆水汽变换反应是实现CO_2的资源化循环利用的重要反应,对CO_2的减排具有战略意义。Cr基催化剂在逆水汽变换反应中表现出很好的催化活性,在GSHV=22000 m L/(g·h),P=1 atm,n(H2)︰n(CO_2)=1︰1的条件下,400℃到800℃温度区间,CO选择性一直保持在100%,未发现其他的副产物产生。对比Cr/ZrO_2,Cr/Al_2O_3,Cr/SiO_2三种催化剂的活性差异,Cr/ZrO_2表现出最好的催化活性,不同铬含量Cr/ZrO_2催化剂活性顺序为5%Cr>1%Cr>10%Cr。TPR和Raman的结果表明催化剂活性与催化剂表面Cr(Ⅵ)的形式有关。

开路状态下固体氧化物电解槽制备合成气的模型设计与验证

固体氧化物电解槽(SOEC)可将H_(2)O和CO_(2)通过共电解转化为合成气(H_(2)和CO),从而实现CO_(2)的捕集与利用。然而,除了电化学反应,反应气体在高温下的逆水汽反应(RWGS反应)对该过程也存在一定影响。为了探究RWGS反应在合成气制备中的作用,建立了一种纽扣型SOEC在开路状态下制备合成气的二维模型,研究了开路状态下进气组分和操作温度对SOEC支撑层中RWGS反应的影响。将模型仿真结果与实验数据进行对比验证,确保了模型的可靠性。结果表明,入口气体中还原性气体H_(2)含量(物质的量分数,下同)是影响RWGS反应速率的首要因素,H_(2)含量越高,RWGS反应速率越快。当H_(2)含量为30%时,CO_(2)转化率在29%以上;当H_(2)含量为10%时,CO_(2)转化率仅为9%~10%。此外,在H_(2)含量一定的情况下,RWGS反应速率主要与CO_(2)含量呈正相关,在入口气体中提高CO_(2)或者H_(2)含量,可不同程度提高开路状态下的CO_(2)转化率。更高的操作温度有利于RWGS反应更快进行,且在H_(2)含量一定的情况下,进气组分中CO_(2)含量越高,RWGS反应速率的变化率也越大。

构建用于光热催化CO_(2)还原的MIL-68(In)衍生的Pd_(x)In_(2-x)O_(3)双金属氧化物催化剂

将CO_(2)途径逆水煤气反应(RWGS)光热催化转化为CO是应对能源和环境挑战的一种有前途的方法.为了寻求更高效的CO_(2)转化的催化剂,利用水热法合成的1,4-苯二羧基(2-)-ΚO1]羟基铟(MIL-68 (In))作为牺牲模板再煅烧的方式合成了Pd_(2-x)In_(x)O_(3)双金属氧化物.通过扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射(XRD)等表征手段对体系的形貌以及物相进行了分析;固体漫反射(DRS),光致发光(PL)、瞬态光电流(TPR)、电化学阻抗(EIS)等表征手段对体系光电性能进行了分析.改性后的Pd_(2-x)In_(x)O_(3)双金属体系相较于In_(2)O_(3)在CO_(2)加氢实验中的转化效率提升了约66倍.Pd的引入不仅促进了大量氧空位(Vo)的生成,为光热催化CO_(2)还原提供大量的吸附活化位点,还可作为杂质能级缩减In_(2)O_(3)的带隙,极大降低了驱动光催化过程的能垒.Pd和Vo良好的协同效应使得体系拥有较高的光热转化效率,表明其在CO_(2)还原反应中的应用潜力.