Ni/CeO2/SiO2催化剂上甲烷催化裂解制氢的研究

采用分步浸渍法制备了不同Ni和CeO2含量的Ni/CeO2/SiO2催化剂,考察了催化剂中CeO2的含量与甲烷裂解制氢反应性能的关系,并对催化剂的结构进行了表征.催化活性评价结果表明,CeO2质量分数大于5%后能显著提高甲烷的转化率和催化剂的稳定性.XRD结果表明,CeO2对活性组分Ni具有很好的分散作用.

CeO2的形貌特征对Ni/CeO2催化剂CO甲烷化性能的影响

通过改变制备方法合成了不同形貌的CeO2载体(包括球状CeO2-S、花苞状CeO2-F和多面体状CeO2-P),并用氨水配位浸渍法制备了Ni/CeO2催化剂。研究了CeO2载体结构与Ni/CeO2催化剂上CO甲烷化反应性能的关系。结果表明,CeO2-S、CeO2-F和CeO2-P载体暴露的晶面和氧空位不同,对Ni/CeO2催化剂催化活性影响也不相同。CeO2-S氧空位最多,Ni/CeO2-S在350℃下CO转化率和CH4选择性分别达到99.19%和88.88%。10 h热稳定性测试结果表明,Ni/CeO2-S催化剂上的积炭量最少(2.5%),CH4选择性一直保持在80%左右,分别是Ni/CeO2-F的1.3倍和Ni/CeO2-P的17.6倍。这主要归因于CeO2-S载体比表面积较大,主要暴露[111]晶面,且表面氧空位含量较多,使Ni/CeO2-S催化剂的载体与活性中心的相互作用增强,从而呈现出优异的抗积炭性能。

利用17O固体核磁共振波谱分析Ni/CeO2表面镍离子含量（英文）

本文以具有重要催化应用前景的Ni/CeO2体系为例,借助17O固体核磁共振波谱技术,根据表面氧物种17O NMR信号的变化,尝试分析了Ni/CeO2表面层中镍离子的含量.分析结果显示,10%NiCe-500和20%NiCe-300两种Ni/CeO2样品表面第一和第二金属离子层中Ni离子的含量分别位于9%~17%和8%~15%范围内.这一方法或可推广至研究其它一系列顺磁掺杂氧化物的表面掺杂含量.

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 。

Ni/CeO_2-Al_2O_3催化剂上CH_4-CO_2转化积炭性能的研究

采用脉冲微量反应技术研究了添加 n型半导体氧化物 Ce O2 对 Ni基催化剂上 CH4积炭 /CO2 消炭性能的影响 ,用 TPR,XPS和氢吸附技术对催化剂进行了表征 .结果表明 ,活性金属原子 Ni与半导体氧化物Ce O2 之间存在金属 -半导体相互作用 ( MSc I) ,Ce O2 的添加提高了活性原子 Ni0的 d电子密度 ,在一定程度上抑制了 CH4分子中 C—Hσ电子向 d轨道的迁移 ,降低了 CH4裂解积炭活性 ;可加强 Ni0原子 d轨道向CO2 空反键 π轨道的电子迁移 ,促进 CO2 分子的活化 ,提高 CO2 的消炭活性 ,使 Ni/Ce O2 -Al2 O3 催化剂具有较强的抗积炭性能 .

Ni/CeO_2和Ni-Cu/CeO_2催化剂上的乙醇水蒸汽重整制氢反应

采用共沉淀-焙烧法和共沉淀-熔盐法分别得到了Ni/CeO2和Ni-Cu/CeO2等3种催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、布鲁瑙尔-埃利特-特勒法(BET)比表面测定等分析手段对催化剂的结构性能进行表征,并在常压固定床流动体系中进行乙醇水蒸汽重整反应,讨论和评价催化剂的性能。结果表明:3种催化剂在较低的温度范围内对氢气均有较高的选择性;尤其是熔盐法制备的Ni/CeO2催化剂,其物相均匀,粒度约10nm左右,300℃时即具有了催化活性,450℃时氢气选择性高达70.9%;催化剂在60h内的稳定性好,具备了实际应用的潜力。

T91钢表面Ni和Ni/CeO_2镀层的氧化行为研究

采用电沉积法在T91钢基体上制备Ni与Ni/CeO2镀层,研究该镀层试样在温度分别为750℃和800℃,ω(Ar)=90%、ω(H2O)=10%气氛中的氧化行为。测量试样氧化动力学曲线并利用X射线衍射仪测定样品氧化后表面产物的相,利用带能谱分析功能EDS的扫描电镜SEM观察样品表面和截面形貌。结果表明:Ni和Ni/CeO2镀层对T91钢高温水蒸气氧化具有一定防护作用;此外,Ni/CeO2镀层中纳米CeO2颗粒抑制了氧化膜的开裂,改善了氧化膜的黏附性,提高了T91钢镀Ni试样的耐高温水蒸气氧化性能。

Ni/CeO_2复合催化剂的乙醇水蒸气重整制氢研究

分别采用共沉淀法、浸渍法和水热法合成了Ni/CeO_2复合催化剂,对这三种催化剂进行乙醇水蒸气重整制氢性能测试。采用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H_2-TPR)、热稳定性等表征技术对催化剂的结构和催化性能之间的关系进行了关联。结果表明,制备方法对催化活性有着重要的影响,水热法合成的Ni/CeO_2复合催化剂在反应温度为325℃时可将乙醇完全转化,在热稳定性能测试过程中表现出良好的活性、选择性和热稳定性。

添加水蒸气对CH4-CO2重整催化剂Ni／CeO2-ZrO2-Al2O3中Ni组份结构影响的EXAFS研究

采用水热合成法制备了Ni/CeO2-ZrO2-A12O3催化剂。进行了添加和不添加水蒸气的CH4-CO2催化重整反应，测量了积碳量，并用EXAFS手段测试了催化剂Ni的K吸收边。结果表明，反应前后最近邻Ni—Ni配位距离无明显变化，而配位数却变化明显。无水蒸气反应后Ni-Ni配位数有较大幅度的减少，而添加了水蒸汽，Ni—Ni配位数比反应前减少幅度小。水蒸气的添加能减少积碳量，稳定催化剂中Ni的结构，从而提高催化反应的稳定性。

电沉积方式对Ni-CeO_2纳米复合镀层摩擦磨损性能的影响

采用直流电沉积、脉冲电沉积和超声辅助脉冲电沉积制备Ni-CeO2纳米复合镀层,研究电沉积方式对纳米复合镀层表面形貌、显微硬度和摩擦磨损性能的影响,并用扫描电子显微镜分析其磨损机理。结果表明:电沉积方式对Ni-CeO2纳米复合镀层的晶粒尺寸和性能有较大影响;当超声波引入脉冲电沉积过程时,超声波的强力搅拌作用和超声空化效应能促进CeO2纳米颗粒在镀层中均匀分布,进一步减小镀层的晶粒尺寸,明显提高镀层的显微硬度,从而改善镀层的摩擦磨损性能;Ni-CeO2纳米复合镀层的摩擦磨损性能均优于纯Ni镀层的;而超声辅助脉冲电沉积制备的Ni-CeO2纳米复合镀层的晶粒更加细小、显微硬度最高,其摩擦因数最低,耐磨损性能最佳。

超声场中脉冲电沉积Ni-CeO_2纳米复合镀层的耐蚀性

在超声场中用脉冲电沉积法制备了Ni-CeO2纳米复合镀层,考察了镀层中CeO2含量及表面形貌,研究了镀层在10wt%HCl溶液中的耐蚀性,分析了超声作用下脉冲参数对镀层耐蚀性的影响.结果表明:脉冲参数和超声波对镀层中CeO2含量和微观组织均有影响,适宜的脉冲参数可以提高镀层中CeO2含量,细化镀层晶粒,而超声波可促使镀层晶粒进一步细化;Ni-CeO2纳米复合镀层的耐蚀性与镀层中CeO2含量、镀层晶粒大小及组织致密程度有关;在占空比0.2、脉冲频率1000Hz时超声作用下制备的镀层中CeO2含量较高,镀层晶粒细小、组织致密,腐蚀速率最低,表现出优良的耐蚀性.

Ni-CeO_2纳米复合镀层的摩擦磨损性能

采用复合电镀技术,通过向普通电镀溶液中加入平均粒度约为10nm的CeO2颗粒的方法在Ni基上制备了Ni-CeO2纳米复合涂层。XRD和SEM/EDAX分析结果表明,CeO2纳米颗粒均匀分布在Ni纳米晶中,由于纳米CeO2颗粒的加入,Ni-CeO2纳米复合涂层的择优取向由单Ni镀层的(200)变为(111),在镀层中起弥散强化作用的CeO2同时细化了基体Ni的晶粒尺寸,使得与单Ni镀层相比,Ni-CeO2纳米复合镀层表现出了更高的硬度、低的摩擦系数和更好的耐磨性能。

电沉积工艺参数对Ni-TiN-CeO_2二元纳米复合镀层中粒子复合量的影响

采用超声-脉冲电沉积法制备了Ni-TiN-CeO2二元纳米复合镀层,研究了工艺参数对镀层中CeO2及TiN粒子复合量的影响,并对镀层的表面形貌及成分进行了测试和分析。结果表明,超声-脉冲电沉积Ni-TiN-CeO2纳米复合镀层的最佳工艺参数为阴极电流密度4A/dm2,TiN粒子添加量15g/L,CeO2粒子添加量40g/L,正向脉冲占空比20%,超声波功率180W。在该工艺条件下,可获得CeO2质量分数为3.3%、TiN质量分数为4.4%的Ni-TiN-CeO2二元纳米复合镀层。同时,TiN与CeO2二元纳米粒子的加入,充分发挥了两种纳米粒子复合的协同效应,优化了粒子与基质金属的共沉积方式,大大改善了镀层质量。

掺杂氧化物对Ni/CeO_2催化剂的催化性能的影响

在Ni/CeO2中掺杂Fe2O3、La2O3和MnO2,并用XRD、TPR、TPD等对掺杂的催化剂的晶相结构、表面性能等进行了表征。结果表明,掺杂Fe2O3有利于比表面积增大、CeO2粒度减小和晶格氧的形成,增强催化剂的乙醇吸附能力和氧化能力,提高催化剂的活性与抗积碳性。Ni/Fe2O3-CeO2催化剂在500℃时,乙醇转化率高达82.4%,氢气选择性69.3%。

Catalytic Partial Oxidation of Methane over Ni/CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3

Nickel catalysts supported on CeO2-ZrO2-CeO2,ZrO2-Al2O3 and Al2O3 were prepared and characterized by means of X-ray diffraction（XRD）,BET areas,H2 temperature-programmed reduction（H2-TPR）,and X-ray photoelectron spectroscopy（XPS）.Through the test of catalytic partial oxidation of methane（CPOM）,Ni/CeO2-ZrO2-Al2O3 displayed the highest activity,which resulted from its largest BET area and best NiO dispersion.Furthermore,Ni/CeO2-ZrO2-Al2O3 maintained a long-time stability in CPOM,which was attributed to its best coking resistance among all the prepared catalysts.

Ni-P/n-CeO_2复合镀层的制备及耐蚀性能研究

在传统瓦特化学镀镍磷基础上,采用稀土改良型化学镀镍磷配方,在A3钢基体表面制备Ni-P/n-CeO2化学复合镀层。研究添加纳米稀土CeO2对酸性Ni-P化学镀层的制备及耐蚀性能的影响。研究结果表明,稀土纳米颗粒CeO2合理加入量在15～20g/L,稀土纳米颗粒吸附在基体表面,降低界面能,形成自发形核的催化核心,形成纳米晶并细化晶粒,镀层P含量得到有效地提高(12%以上)。复合相颗粒n-CeO2伴随Ni、P复合共沉积,优先填充在微裂纹等缺陷处,降低镀层中杂质元素活性,净化晶界。腐蚀形貌E-SEM观察发现,添加稀土后,镀层由局部点蚀变成均匀化腐蚀,腐蚀程度降低。Tafel曲线测定表明,添加稀土后,复合镀层腐蚀电位正移,电流密度降低。在450℃2h时效热处理过程中,Ni-P/CeO2复合镀层中产生Ni纳米晶化和Ni3P相沉淀析出,并伴随产生化合物NiCe2O4、纳米相CeO2等,生成致密氧化物,钉扎在微孔等缺陷处,降低孔隙率,起到弥散强化作用,对微裂纹扩展起到有效地抑制,提高镀层的致密度和耐蚀性,显微硬度可高达1000HV。

双脉冲工作时间对Ni-W-P/CeO_2-SiO_2纳米复合材料电沉积的影响

通过Ni,W,P与CeO2,SiO2纳米颗粒的双脉冲电沉积,在普通碳钢表面制备了Ni-W-P/CeO2-SiO2纳米复合材料沉积层。在正、反向脉冲占空比(10%,30%)和正、反向脉冲平均电流密度(15.0,1.5A/dm2)恒定下,研究了正、反向脉冲时间对纳米复合材料电沉积的影响。采用能谱、硬度测试和扫描电镜等方法,对纳米复合材料沉积层的化学组成、沉积速率、显微硬度和表面形貌进行了表征。结果表明:当正、反向脉冲时间分别控制在300ms和40ms时,Ni-W-P基质金属轮廓清晰,晶粒细小而均匀,CeO2和SiO2纳米颗粒在基质金属中均匀弥散分布;沉积层的化学组成(质量分数)为:70.89%Ni,9.89%W,8.59%P,7.35%CeO2,2.81%SiO2;沉积速率为45.1μm/h,显微硬度为706HV。

Ni-Co-CeO_2镀层的制备及耐腐蚀性能研究

目的提高Ni-Co-CeO_2纳米复合镀层的显微硬度及耐腐蚀性能。方法利用超声技术,采用电沉积方法制备Ni-Co-CeO_2纳米复合镀层。通过正交实验方法,对Ni^(2+)、Co^(2+)及纳米颗粒共沉积工艺实验进行研究,以显微维氏硬度作为考察指标,通过极差分析确定电沉积的最佳工艺条件,利用极化曲线研究纳米复合镀层在3.5%NaC l水溶液中的耐腐蚀性能。通过XRD分析纳米复合镀层的相组成,采用SEM、EDAX研究纳米复合镀层的微观形貌和元素组成。结果通过超声场的超声空化作用,将纳米稀土CeO_2弥散分布于镀层中,使镀层晶粒细化,镀层硬度由264.34HV上升到486.82HV,同时镀层的耐蚀性能也有所提高,自腐蚀电流密度由6.305μA/cm^2减小至2.012μA/cm^2。结论由正交实验结果得出,在超声功率为160 W的实验条件下,制备镀层的最佳工艺条件为:镀液温度55℃,电流密度2 A/dm^2,纳米稀土CeO_2加入量1 g/L,pH值5。最佳工艺条件下制备的镀层表面致密均匀,硬度和耐腐蚀性均有明显提高。

NiFe/CeO_2催化剂上乙二醇水相重整制氢

以CeO_2为载体,制备了负载型复合Ni Fe/CeO_2催化剂,用于乙二醇的水相重整制氢.利用N_2吸附脱附(N_2 adsorption-desorption)、X-射线衍射(XRD)和H2化学吸附(H_2 temperature program reduction)对催化剂的结构进行了表征,并考察了Ni/Fe摩尔比对乙二醇水相重整制氢效果的影响以及催化剂的可重复使用性.实验结果表明:在Ni_1Fe_2/CeO_2催化剂上的乙二醇水相重整制氢反应中,H_2选择性为89.27%,,乙二醇转化率为99.13%,,烷烃选择性为11.43%,;催化剂重复使用5次以后,仍然保持初始活性的65%,左右.

CeO_2和Pd在Ni/γ-Al_2O_3催化剂中的助剂作用

采用脉冲微反技术研究了添加n型半导体氧化物CeO2及贵金属Pd对Ni/γ-Al2O3催化剂上CH4积炭/CO2消炭反应性能的影响,并运用BET、TPR、CO2-TPSR及氢吸附等技术对催化剂进行了表征.结果表明,n型半导体氧化物CeO2的添加可以降低Ni/γ-Al2O3催化剂上CH4裂解积炭活性,提高CO2消炭活性,添加少量贵金属Pd可以进一步改变载体Al2O3、助剂CeO2和活性组分Ni之间的相互作用,从而改善Ni/γ-Al2O3催化剂的抗积炭性能.通过Ni-Ce-Pd/γ-Al2O3催化剂上CH4积炭/CO2消炭模型对上述作用机制作出了新的解释.