CO_2/CH_4重整六铝酸盐催化剂制备与反应性能研究

利用溶胶 凝胶技术制备的六铝酸盐复合氧化物 ,应用XRD ,TGA ,TPR等手段考察了不同制备方法及焙烧温度等条件对催化剂结构及反应性能的影响。发现柠檬酸分解法制得的催化剂具有焙烧温度低 。

CO_2重整CH_4纳米ZrO_2负载Ni催化剂的研究(Ⅱ)──催化剂组成与反应条件对催化剂性能的影响

研究了粒径为 1 5～ 1 8nm的纳米 Zr O2 -AS负载 Ni催化剂对 CO2 重整 CH4制合成气的催化性能 ,结果表明 ,Ni/Zr O2 -AS催化剂对重整反应的超常稳定催化作用不受 Ni含量的影响 ,但当 Ni质量分数低于1 0 %时 ,催化剂活性随 Ni含量增加而显著上升 ,此后 ,CH4和 CO2 的转化逐渐接近其热力学平衡值 .高空速虽然降低了反应物的转化率 ,但可得到更高的时空产率 .各种表征数据揭示 ,Ni/Zr O2 在结构上有别于传统的负载型催化剂 ,可看成是由尺寸相当 ( 1 0～ 2 0 nm)的纳米金属 Ni和纳米 Zr O2 形成的纳米复合物催化剂 .

水蒸汽对Ni/CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3催化剂上CO_2+CH_4重整反应的影响

用水热合成法制备了Ni/CeO2 ZrO2 Al2 O3 催化剂 .进行了添加和不添加水蒸汽的CH4 +CO2 催化重整反应 ,测试了活性和稳定性 ,测量了积碳量 ,并用XAFS手段测试了催化剂Ni的K吸收边 .结果表明 ,在反应过程中有CeAlO3 的生成 ,但积碳是无水蒸汽添加的反应活性降低的原因 .反应气中添加水蒸汽能够减少积碳 ,从而提高催化反应的稳定性 .由于碳原子插入Ni晶格 ,无水蒸汽反应后的最近邻Ni Ni配位数有较大幅度的减少 .添加了水蒸汽的反应 ,最近邻Ni Ni配位数比反应前减少幅度小 ,这主要是由于在反应气中添加水蒸汽减少了积碳 。

不同方法制备的Ni/ZrO_2-CeO_2-Al_2O_3催化剂对CH_4-CO_2重整反应的催化性能

采用水热合成法、溶胶凝胶法和共沉淀 负载法制备了相同NiO含量的Ni ZrO2 CeO2 Al2 O3催化剂 ,考察了它们在CH4 CO2 重整反应中的催化性能及稳定性 ,测定了积碳量 .用CO2 程序升温脱附方法测试了它们的CO2 吸附性能 ,用H2 程序升温脱附方法测试了表面Ni的分散度 .结果表明 ,随温度升高 ,CH4和CO2 转化率降低的顺序是 :溶胶凝胶法≈共沉淀 负载法 >水热合成法 ,并且反应产物中n(CO) n(H2 ) 比随温度升高而降低 .水热法和共沉淀 负载法制备的催化剂稳定性好 ,且前者的活性比后者高 ;溶胶凝胶法制得的催化剂活性较高 ,但易失活 .积碳量大小顺序是 :水热法 >溶胶凝胶法 >共沉淀 负载法 .与其他方法制备的催化剂相比 ,水热法制备的催化剂对CO2 的吸附量更大 ,而且积碳主要存在于载体上 。

Ni/γ-Al_2O_3中助剂的加入对于CH_4/CO_2重整反应性能的影响

以含量为 2 %的K、Cu、La、Mg、Ca、Ba、Mo、Ce等多种金属作为助剂分别加入Ni/γ Al2 O3 催化剂样品中 ,并对其分别用于CH4 /CO2 重整反应时的活性和积碳量进行了考察。研究结果表明 :加入助剂后的各种催化剂的活性变化不一。其中 ,以含Ca的催化剂效果最好 ,其甲烷的转化率可由原来的 71 91%增加到 72 92 % ,其次为La。但所有加入助剂后的催化剂的抗积碳性能均有所提高 ,特别是碱金属K的添加 ,使催化剂表面积碳量降到了 0 1%。这表明添加碱金属或碱土金属助剂 ,对提高Ni/γ Al2 O3 催化剂在CH4 /CO2

Ni含量对介孔Ni-CaO-ZrO_2催化剂上CH_4-CO_2重整反应的影响研究

采用并流共沉淀法制备了Ni含量不同的介孔Ni-CaO-ZrO2纳米复合氧化物催化剂,研究了其在CH4-CO2重整反应中的催化性能。利用N2吸附-脱附(BET)、X射线粉末衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)以及程序升温氧化(TPO)等手段对催化剂进行了表征。结果表明,Ni含量对催化剂的物化性质和催化性能有较大影响,低Ni含量的催化剂具备较完善的介孔结构,该种结构非常有利于Ni物种的分散及其在高温下的抗烧结能力,从而提高了催化剂的稳定性;但过低的Ni负载量会造成催化剂表面Ni活性位过少,进而影响催化剂的活性;另一方面,Ni含量过高会导致催化剂介孔结构的坍塌,Ni在反应条件下烧结严重,大尺寸的Ni颗粒会大大增加积炭的生成,从而造成催化剂失活。

流化床反应器中不同Ni/Al_2O_3催化剂上CH_4-CO_2重整反应性能的比较研究

采用浸渍法、溶胶-凝胶过程与普通干燥、超临界干燥过程相结合的方法制备了三种20%的NiO-Al2O3体系催化剂,利用BET、XRD、H2-TPR、H2-TPD等方法对各催化剂样品物化性质进行了表征,并考察了催化剂在流化床反应器中CH4-CO2重整反应的催化性能。研究结果表明,经923K焙烧后气凝胶催化剂中镍与载体间作用力最强,主要为固定NiO和尖晶石NiAl2O4结构,而浸渍型催化剂和干凝胶催化剂中镍与载体间作用力较弱。三种催化剂中,气凝胶催化剂具有比表面积较大、堆密度较低、Ni还原度及分散度较高的特点。它在流化床反应器中所形成的聚团流态化状态具有较高的床层膨胀率,大量多孔疏松状的纳米颗粒聚团在床内的循环运动有效地提高了传质效率,能使得生成的沉积炭快速得到气化,从而抑制了催化剂失活;对于浸渍型催化剂和干凝胶催化剂,流化床反应器中床层膨胀率较低、颗粒循环量较少、传质效率较低,易于造成催化剂表面积炭失活。经用TG和XRD等方法对反应后催化剂分析表征,证明催化剂表面石墨碳的沉积是导致浸渍型催化剂和干凝胶催化剂失活的主要原因。

镍基气凝胶催化CH_4-CO_2重整制取合成气反应的研究 Ⅱ.制备方法对Ni/CeO_2-Al_2O_3催化剂反应性能的影响

采用浸渍法、溶胶 凝胶过程与普通干燥、超临界干燥过程相结合的方法制备了三种 82 3K焙烧的NiO CeO2 Al2 O3 体系催化剂 ,分别为浸渍型催化剂 (iNCA5 5 0 )、干凝胶催化剂 (xNCA5 5 0 )和气凝胶催化剂 (aNCA5 5 0 ) ,考察了它们在CH4 CO2 重整反应中的催化性能及反应的稳定性 ,采用TG、TEM、XPS等手段研究了反应前后催化剂的结构性质。研究结果表明 ,在 10 73K、CH4 CO2 =1∶1、180 0 0mL h·g的反应条件下 ,三种催化剂中aNCA5 5 0在CH4 CO2 重整反应过程中的积碳量较大 ,但却具有最好的反应稳定性 ;aNCA5 5 0具有较大积碳量与其表面酸量较大、酸性较强及较大镍分散度有关 ,然而由于它具有较大的积碳容量和很强的金属抗烧结能力 ,因此保持了较好的反应稳定性。催化剂积碳和金属镍烧结导致催化剂表面活性中心数目减少是催化剂失活的主要原因。

CH_4-CO_2的高温半焦重整反应实验

以自制的半焦作为催化剂,研究了在小型的固定床中CH4和CO2的高温重整.实验表明,CH4,CO2在不同的催化剂和不同的温度下有不同的转化率,而且温度越高,CH4,CO2的转化率越高.在采用自制半焦制得的催化剂、温度为900℃且无N2作为平衡气的情况下,CO2和CH4的转化率分别为69.1%,28.9%,在1 050℃时,有N2其转化率则高达95.2%,91.2%.若没有催化剂存在,CO2和CH4转化率明显低于有催化剂存在的情况,如在1 000℃时,有催化剂下CO2和CH4的转化率分别为93.5%,76.6%,无催化剂时,转化率仅为32.0%,11.9%;加入适量的N2,可有效提高CH4的转化率.本实验证明了自制半焦催化剂能满足CH4-CO2高温重整反应的需要.

磁铅石型复合氧化物LaNi_xCo_(1-x)Al_(11)O_(19+δ)催化剂上CH_4和CO_2重整反应的研究

考察了磁铅石型复合氧化物LaNi0 5M0 5Al11O19+δ(M =Co,Fe,Mn ,Cu)和LaNixCo1-xAl11O19+δ催化剂在CH4与CO2 重整制合成气反应中的催化活性 ,并应用XRD ,TPR ,UV DRS技术着重表征LaNixCo1-xAl11O19+δ催化剂的结构和性能 .研究结果表明该系列催化剂具有相同的晶体结构和相似的还原稳定性 .对不同过渡金属取代的催化剂来说 ,以LaNi0 5Co0 5Al11O19+δ催化剂具有最好的反应活性 .而对于LaNixCo1-xAl11O19+δ系列催化剂 ,当x≤ 0 375时 ,随x值的增大 ,催化活性明显提高 ,但在 0 375≤x≤ 1 0范围内 ,催化活性几乎保持不变 .由此得到结论 ,对于此反应来说 ,控制Ni量在 0 375≤x≤ 0 5

太阳能熔融盐供热的CH_(4)-CO_(2)重整热化学储能反应热力学分析

以太阳能熔融盐为载热工质的CH_(4)-CO_(2)重整热化学反应是极具应用潜力的热化学储能技术,为探讨工业级CH_(4)-CO_(2)重整储能反应器在不同操作条件下热力学性能的变化规律,建立了基于太阳能熔融盐供热的CH_(4)-CO_(2)重整储能反应器的二维拟均相数学模型,通过数值模拟分析了反应混合物进口温度(T_(in))和进口摩尔流率(F_(tot,in))对反应器内温度、反应转化率和热化学储能效率等的影响规律。结果表明:当进口温度较高时(T_(in)=823 K),转化管内温度沿转化管轴向表现为先降低后升高的变化趋势;当进口温度较低时(T_(in)=573K),转化管内温度沿转化管轴向单调升高;T_(in)=573K下,随着进口摩尔流率的增大,反应转化率单调减小,化学储能效率呈现先增大后减小的变化趋势;在进口摩尔流率相同的条件下,进口温度越高,反应转化率和化学储能效率越大;T_(in)=823 K下,随着进口摩尔流率的增大,显热储能效率和热损失率减小,化学储能效率增大;F_(tot,in)=1 mol/s下,随着反应混合物进口温度的升高,化学储能效率与热损失率增大,显热储能效率减小。

Au/Al_2O_3催化剂的制备及其在CH_4/CO_2重整反应中的催化活性

采用浸渍法和沉积 沉淀法制备了四种不同的Au/Al2 O3 催化剂 ,测定了它们在氢气还原前后及催化反应后的金含量及比表面积。结果表明 ,制备方法明显影响催化剂的金含量。应用X 光粉末衍射技术研究了这些催化剂经还原处理及反应后的物相变化 ,金以Au0 物相存在 ,没有发现氧化态的金物相。考察了该催化剂在CH4/CO2 重整反应中的催化活性 ,发现金催化剂的活性取决于金粒子的大小。浸渍法制备的金催化剂具有较大的金晶粒尺寸 ,催化活性低 ;沉积 沉淀法制备的金催化剂金晶粒尺寸较小 ,催化活性较高。以尿素为沉淀剂制备的催化剂给出 10 73K时的CH4与CO2 转化率分别为 8 1%和 17 6 %。高温反应不仅导致金晶粒的聚集 ,而且存在明显的金流失现象。

Mg、Ce修饰纳米Al_2O_3负载Ni催化剂对CH_4、CO_2重整反应制合成气的影响

考察了助剂Mg、Ce修饰的纳米Al2O3负载Ni催化剂对CH4、CO2重整反应制合成气的反应性能影响，采用正交实验筛选催化剂。结果表明，Ni含量在9％-13％时，催化剂表现出较好的活性；随Mg含量的增加，反应活性基本呈下降趋势，说明Mg降低了催化剂体系的反应性能；Ce的加入总体上提高了反应活性，但是当Ce含量为3％时，反应活性最好；从不经预还原实验和低温点反应实验推断出，CH4和CO2重整反应中关键反应步骤是CH4的裂解；助剂Ce有利于提高催化剂的稳定性，而Mg却会使催化剂的稳定性下降很快。

CH_4/CO_2等离子体重整反应的研究进展

CH_4/CO_2等离子体重整反应制备合成气(CO和H_2)是温室气体CH_4和CO_2资源化利用的重要途径之一,是一种取代CH_4高温重整反应的潜在技术。本文简要总结了CH_4和CO_2在等离子体体系和等离子体协同催化剂制备合成气的研究工作,并探讨等离子体与催化剂对甲烷重整反应的协同作用机制。

添加Mo,Ce的NiMgAl水滑石基催化剂对CH_4-CO_2重整反应的影响

基于传统共沉淀法制备了NiMgAl,NiMgAl-Mo和NiMgAl-MoCe类水滑石前驱体。将3种前驱体焙烧后得到的复合氧化物催化剂用于CH_4-CO_2重整反应体系中,考察了这3种水滑石基催化剂对反应气CH_4,CO_2转化率的影响。借助XRD,BET等对催化剂物化性能进行表征,通过程序升温还原(H_2-TPR)过程对各催化剂的还原性能进行检测。结果表明:以类水滑石化合物为前驱体制得的NiMgAl,NiMgAl-Mo和NiMgAl-MoCe等3种催化剂均具有介孔材料性质,NiMgAl基础上助剂Mo,Ce的适量添加会降低其比表面积,影响其氧化物的还原温度;650~1 000℃范围内,NiMgAl的催化能力相对较差,CH_4,CO_2的转化率均相对最低;添加Mo的NiMgAl-Mo催化剂能提高CH_4及CO_2转化率;而同时添加Mo,Ce的NiMgAl-MoCe催化剂能显著提升CH_4的转化率,但对CO_2的转化却有一定抑制作用。

纳米Ni/MgO催化剂在CO_2重整CH_4反应中影响因素的研究

采用纳米Ni/MgO催化剂,在CO2重整CH4反应中,研究了还原温度、还原时间、反应温度、镍含量和空间速度等因素对反应的影响,结果表明,在适宜的反应条件下,纳米Ni/MgO催化剂具有很好的活性和稳定性。

制备类水滑石催化剂与DBD等离子体协同用于CH_4-CO_2重整反应

利用共沉淀法制备了不同Al/Ce比例的Ni-Mg-Al-Ce类水滑石催化剂,协同介质阻挡放电(DBD)等离子体用于甲烷-二氧化碳重整反应。同时,采用XRD,BET,XPS对催化剂进行表征和分析。实验结果表明:Ce的加入使催化剂中存在较多的Ce^(3+)与Ce^(4+),可形成更多的表面氧空位,有利于催化性能的提高。当Ce含量较高时,催化剂的比表面积更大,增加了原料气停留时间和等离子体中高能电子与原料气的碰撞机率。

Ni/ZrO_2/Al_2O_3催化剂在CO_2重整CH_4反应中催化性能研究

Ni/ZrO2/Al2O3催化剂在二氧化碳重整甲烷反应中,其催化活性和稳定性均优于Ni/ZrO2和Ni/Al2O3催化剂。XRD、TPD、TPR结果表明,在Ni/ZrO2/Al2O3催化剂上能形成较稳定的活性中心,负载型纳米ZrO2/Al2O3复合载体中,ZrO2以四方相形式出现,粒径为5 nm,微波和超声波的作用能诱导ZrO2和Al2O3产生新的碱性中心,有利于二氧化碳的吸附和提高活性组分的分散度。TG-DSC结果表明Ni/ZrO2/Al2O3催化剂上表面炭主要是活性较高的α炭,而Ni/ZrO2和Ni/Al2O3催化剂表面炭主要是活性较低的β炭和γ炭。

CH_4/CO_2反应对微细腔内CH_4/H_2O镍基催化重整反应的影响

本文针对微细腔内在Ni/α-Al_2O_3催化作用下,存在CH_4/CO_2反应时,数值研究了在不同的水碳比,不同的进口甲烷质量组分R_m,不同的进口流量与微细腔壁温下甲烷/水蒸气催化重整反应特性。结果发现,微细腔中存在CH_4/CO_2反应时,CH_4/H_2O催化重整反应中CO_2和CO的产生变化情况比其它反应机理下有较大的变化。随着水碳比增大,H_2和CO_2质量分数有所增大,而CO质量分数先增加后又明显地降低,并出现CO_2质量分数从小于CO质量分数变化到大于CO质量分数;增大R_m,能使反应更充分的发生,反应物的转化率,生成物的质量分数都有提高,并随着R_m的增加,生成产物中CO_2质量分数大于CO的质量分数时对应的水碳比临界值减小,在R_m为0.05、0.1、0.15时,对应的水碳比临界值分别为2.0、1.8和1.6;而混合物进口质量流量增加,反应物的转化率、生成物的产物含量都有不同程度的降低;但壁面温度的增加,反应速率有较大提高,能较明显提高反应物转化率。

Ni/MgO-Al_2O_3催化剂的制备及在CO_2重整CH_4反应中的应用

采用溶胶-凝胶法制备了纳米催化剂的载体复合氧化物MgO-Al2O3,然后采用浸渍法制备出纳米Ni//MgO-Al2O3催化剂,并将其应用在CO2重整CH4反应中,结果表明,在适宜的反应条件下,纳米Ni//MgO-Al2O3催化剂具有很好的活性和稳定性.