甲烷部分氧化制合成气Ⅳ．镍铜催化剂的反应性能及影响因素的考察

对镍铜甲烷部分氧化催化剂的制备化学研究表明，在Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、Ｙ型分子筛等载体中，具有较好氢溢流功能的Ａｌ２Ｏ３所担载的镍铜催化剂，有最佳的反应性能，载体的产物溢流功能对反应中合成气的生成是有利的．对于ＮｉＯ－ＣｕＯ－Ａｌ２Ｏ３催化剂，组分Ｃｕ的最佳含量是Ｃｕ／Ａｌ＝０．２／４（原子比），Ｎｉ／Ａｌ（原子比）在１／４－１．５／４范围内催化剂均保持最佳的反应性能，此时，甲烷转化率为９８．１％，对ＣＯ、Ｈ２的选择性分别达９７％、１００％．制备方法对催化性能影响的结果显示，以（ＮＨ４）２ＣＯ３为沉淀剂的共沉淀法，是制备ＮｉＯ－ＣｕＯ－Ａｌ２Ｏ３催化剂的最佳方法．ＮｉＯ－ＣｕＯ－Ａｌ２Ｏ３催化剂的甲烷部分氧化性能在４００－５００℃间有一突跃，并在７００℃时达到最佳值；过高的反应气空速对ＣＯ、Ｈ２的选择性是不利的     

甲烷部分氧化制合成气Ⅱ．镍系催化剂的反应性能

主要用第四周期金属元素的氧化物与Ａｌ２Ｏ３的复合氧化物催化剂上甲烷氧化的结果证实了催化剂设计中的预测：（１）催化剂首先应能解离活化甲烷，（２）催化剂要能较快地活化Ｏ２分子．只有同时满足这两个条件，催化剂才可能有较好的甲烷部分氧化活性．第四周期元素中只有镍具有这样的性质．Ｃｕ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｌａ，Ｃａ，Ｚｎ等氧化物的添加可明显提高Ｎｉ－Ａｌ２Ｏ３催化剂的甲烷部分氧化性能，其中Ｃｕ的助催化性能最好．催化剂ＮｉＯ－ＣｕＯ－Ａｌ２Ｏ３，ＮｉＯ－ＭｎＯ－Ａｌ２Ｏ３，ＮｉＯ－Ｃｒ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３的反应活性和选择性顺序，与金属Ｃｕ，Ｍｎ，Ｃｒ上ＣＯ和Ｈ２脱附的顺序是一致的     

甲烷部分氧化制合成气

对镍铜甲烷部分氧化催化剂的制备化学研究表明，在Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ｍｇＯ、ＴｉＯ２、Ｙ型分子筛等载体中，具有较好氢溢流功能的Ａｌ２Ｏ３所担载的镍铜催化剂，有最佳的反应性能、载体的产物溢物功能对反应中合成气的生成是有利的，对ＮｉＯ－ＣｕＯ－Ａｌ２Ｏ３催化剂，组分Ｃｕ的最佳含量是Ｃｕ／Ａｌ＝０．２／４（原子比），Ｎｉ／Ａｌ（原子比）在１／４－１．５／４范围内催化剂均保持最佳的反应性能，此时，甲烷转化     

CH4,CO2和O2制合成气反应中载体对Ni催化剂抗氧化性能的影响

在ＣＨ４、ＣＯ２ 催化氧化制合成气反应中, Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３ 催化剂在高温下生成ＮｉＡｌ２Ｏ４ 尖晶石,是导致催化剂失活的一个重要因素． 通过向载体（Ａｌ２Ｏ３）中添加各种氧化物, 使得催化剂的抗氧化性能得到改善． 并运用ＴＰＲ、ＸＲＤ对催化剂进行表征, 发现催化剂的抗氧化性顺序为： Ｎｉ／ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３ ＞ Ｎｉ／ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３ ＞ Ｎｉ／ＣｅＯ２－Ａｌ２Ｏ３ ＞ Ｎｉ／Ｌａ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３ ＞ Ｎｉ／Ｙ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３ ＞ Ｎｉ／ＴｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３＞ Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３＞ Ｎｉ／Ｆｅ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３．     

异丁烷催化脱氢制异丁烯Cr2O3／Al2O3体系催化剂

对异丁烷催化脱氢催化剂进行了研究。助催化剂Ｋ２Ｏ,ＣｕＯ的引入改进了Ｃｒ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３催化剂的活性和抗积炭性能。同时考察了原料气空速、反应温度以及催化剂制备的焙烧温度对Ｋ２Ｏ－ＣｕＯ－Ｃｒ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３催化剂反应性能的影响。ＸＲＤ谱图表明,Ｃｒ２Ｏ３在催化剂中高分散,７００℃焙烧的催化剂中出现的ＫＣｕＯ晶相对催化剂活性不利。用ＮＨ３－ＴＰＤ和ＣＯ２－ＴＰＤ检测了催化剂表面的酸碱中心,表明助     

二氧化碳加氢合成甲醇铜基催化剂表面组成的研究

本文分别采用ＸＲＤ、ＥＳＲ、ＸＰＳ和ＸＡＥＳ等技术对于二氧化碳加氢低压合成甲醇用ＣｕＯ，ＣｕＯ－ＺｎＯ，ＣｕＯ－ＺｎＯ－Ａｌ＿２Ｏ＿３，ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＺｒＯ＿２催化剂在不同条件下表面Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｚｒ的存在价态进行了深入分析。实验发现催化剂在还原前Ｃｕ以Ｃｕ￣２＋存在，在还原后和反应状态下以Ｃｕ￣０存在；Ｚｎ在还原后和反应状态下有部分被还原为Ｚｎ￣（２－δ）（０＜δ＜２），Ｚｒ和Ａｌ仍保持其还原前价态。催化剂的表面化学组成为：Ｃｕ￣０／Ｚｎ（２－δ）￣＋／Ｚｒ￣４＋／Ａｌ￣３＋／Ｏ￣２－。     

Ni／Al2O3上甲烷二氧化碳氧气转化制备合成气的研究

在固定床流动反应装置上，从活性组分的负载量，载体的焙烧温度、反应温度，空速等几个方面考察了Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３催化剂对ＣＨ４－ＣＯ２－Ｏ２转化制备合成气的催化活性，发现采用１１００℃焙烧的γ－Ａｌ２Ｏ３载体制备的镍负载量为９．１７ｗ％的Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３催化剂。     

稀土氧化物对Ni／α—Al2O3催化甲烷部分氧化制合成气反应的影响

研究了稀土金属氧化物（Ｌａ２Ｏ３，ＣｅＯ２，Ｐｒ６Ｏ１１和Ｎｄ２Ｏ３）对Ｎｉ／α－Ａｌ２Ｏ３催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应的影响．Ｘ光粉末衍射和活性考察结果表明，稀土氧化物使Ｎｉ／α－Ａｌ２Ｏ３催化剂的稳定性有显著提高．稀土氧化物与活性组份Ｎｉ之间的相互作用抑制了催化剂表面Ｎｉ晶粒的生长和迁移，由于这种作用也抑制了催化剂表面积炭的生成．在实验中还发现ＣｅＯ２容易进行Ｃｅ３＋Ｃｅ４＋氧化还原反应而对反应具有催化活性．     

Cu-Ni双金属催化剂上CO2的加氢反应

采用真空浸渍法,制备了Ｃｕ－Ｎｉ双金属催化剂（引入Ｃｕ前,Ｎｉ以不同的状态存在）,在连续流动微型反应装置上测试各催化剂的ＣＯ２加氢性能,并用ＸＲＤ方法对催化剂进行了表征。实验发现,与Ｃｕ／ＡＩ２Ｏ３催化剂相比,Ｃｕ－Ｎｉ／ＡＩ２Ｏ３催化剂上ＣＯ２逆变换反应的活性因Ｎｉ的存在而受到抑制,Ｃｕ引入前处于氧化态的Ｎｉ,对所制得的Ｃｕ－Ｎｉ催化剂上ＣＯ生成的抑制更为明显,Ｃｕ－Ｎｉ－Ｉ２Ｏ３双金属催化剂表     

β-氧化铝型复合氧化物BaMAl11O19－δ催化CO2重整甲烷制合成气

通过过渡金属Ｍ（Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ和Ｃｕ）的同晶取代作用,制备了一系列β－氧化铝型复合金属氧化物ＢａＭＡｌ１１Ｏ１９－δ催化剂,用ＸＲＤ、ＸＰＳ和ＴＰＲ等对催化剂的结构和性质进行了表征。结果表明,这类物质的还原性和催化活性与其结构和晶格中过渡金属活性组分的性质密切相关。其中,Ｎｉ取代复合氧化物ＢａＮｉＡｌ１１Ｏ１９－δ表现出更高的催化活性和稳定性,在７８０℃反应２ｈ,ＣＨ４和ＣＯ２转化率分     

流化床甲烷部分氧化制合成气Ni催化剂及助剂La的作用

在流化床中,考察了不同Ni担载量的Ni/γ-Al2O3催化剂对POM反应的催化性能,以8％Ni最佳,TPR结果表明。催化剂表面主要有两种化学状态的NiO。当镍担载量≤2％时,催化剂表面 仅存在一种高温下才能被还原的NiO,在Ni催化剂中添加La,可削弱NiO与载体间的相互作用,并且可减缓在CH4＋O2气氛下升温过程中NiO与载体发生强相互作用 生成NiAl2O4,因此添加La的Ni催化剂在750℃就能引发甲烷部分氧化（POM）反应,且反应引发后可获得与经700℃H2还原后的Ni^0催化剂相同的反应性能。     

Ni/Al2O3催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应机理

用变应答／质谱在线检测技术研究了Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３催化剂上甲烷部分氧化制合成气的反应要理，研究结果指出，在常压９７３Ｋ条件下，Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３催化剂上甲烷部分氧化制合成气按直接氧化机理进行，Ｈ２和Ｃ烛甲烷部分氧化的一次产物，其主要反应可表示如下：１．ＣＨ４＋ｘＮｉ－ＮｉｘＣ＋２Ｈ２，２．Ｏ２＋２Ｎｉ－２ＮｉＯ，３．ＮｉｘＣ＋ＮｉＯ－ＣＯ＋（ｘ＋１）Ｎｉ。     

气体燃料化学链燃烧技术中的溶胶凝胶Ni基氧载体研究

高性能氧载体是实现具有CO2富集特性的化学链燃烧技术的关键。选用Ni(NO3)2和Al(OC3H7)3为主要原料,匹配合适的实验操作参数,通过溶胶 凝胶法制备了NiO/NiAl2O4氧载体,其中60%NiO含量、1300℃烧结6h的该种氧载体物化指标较好。在热重分析上研究了NiO/NiAl2O4氧载体与甲烷/空气的还原 氧化反应性,利用XRD、SEM和BET对反应前后的氧载体进行表征。结果表明,制备的氧载体具有良好的还原 氧化反应循环能力。随着循环次数的增多,每次还原阶段被还原的程度缓慢加深,每次氧化阶段被氧化的程度逐渐下降,且还原加深幅度和氧化下降的幅度均逐渐减小,整体上其循环反应性呈缓慢增加的趋势。循环反应过程中,氧载体颗粒间无任何烧结,仍然保持为多孔结构。这些结果初步证明采用溶胶凝胶法制备的NiO/NiAl2O4氧载体具有实现气体燃料化学链燃烧技术的可行性。     

Effect of CeO2 on the catalytic performance of Ni/Al2O3 for autothermal reforming of methane

The effect of promoter Ce on the catalytic performance of Ni/Al2O3 catalyst for autothermal reforming of methane to hydrogen was investigated. The catalysts were characterized by X-ray diffraction （XRD）, temperature-programmed reduction （TPR）, and X-ray photoelectron spectroscopy （XPS）. The results indicated that the catalytic performance of the catalysts was improved with the addition of Ce. Ni/Ce30Al70Oδ showed the highest CH4 conversion in operation temperatures ranging from 650 ℃ to 850 ℃. At the same time, the decrease in H2/CO ratio with increasing reaction temperature was consistent with the fact that water-gas shift reaction was thermodynamically unfavorable at higher temperatures. The XRD result indicated that adding Ce to Ni/Al2O3 catalyst prevented the formation of NiAl2O4 and facilitated the formation of NiO. The formation of NiO increased the number of active sites, resulting in higher activity. Comparing the TPR profiles of Ni/Ce30Al70Oδ with Ni/Al2O3, it could be clearly observed that with the addition of Ce, the total reduction peak areas in the middle and low temperatures increased. It was most probably that the addition of Ce inhibited the stronger interaction between Ni and Al2O3 to form the phase of NiAl2O4, and favored the formation of the strong interaction between NiO species and CeO2. Therefore, the addition of Ce to the Ni/Al2O3 catalyst increased the active surface that promoted the activity of the catalyst.     

Ni/Al2O3催化剂表面状态对CH4氧化反应的影响

采用瞬变响应技术研究了常压700℃条件下气相O2、Ni/Al2O3催化剂表面上可逆吸附氧物种及催化剂的表面状态对CH4吸附、反应以及CH4部分氧化反应的影响,同时也对CH4部分氧化制合成气反应过程中催化剂表面所处的状态进行了研究.结果表明,如果催化剂表面处于氧化态,CH4不能吸附分解,只能通过RidealEley机理与催化剂表面的吸附氧进行非选择性氧化反应,这将严重影响CH4的转化和目的产物H2、CO的选择性.只有在还原的催化剂上,CH4部分氧化制合成气反应才能高转化、高选择性地进行.在CH4部分氧化制合成气反应过程中,催化剂表面处于还原态,不存在多余的中间氧物种NiO,但存在少量的碳物种,这有利于保持催化剂的还原态和抑制CO2的生成.     

Autothermal reforming of methane over Ni catalysts supported over ZrO2-CeO2-Al2O3

Ni catalysts supported on Al2O3, ZrO2-Al2O3, CeO2-Al2O3 and ZrO2-CeO2-Al2O3 were prepared by coprecipitation method, and their catalytic performances for autothermal reforming of methane to hydrogen were investigated. The Ni-supported catalysts were characterized by XRD, TPR and XPS. The relationship between the structures and catalytic activities of the catalysts was discussed. The results showed that the catalytic activity and stability of the Ni/ZrO2-CeO2-Al2O3 catalyst was better than those of other catalysts with the highest CH4 conversion, H2/CO and H2/COx ratio at 750 ℃. The catalyst showed a little deactivation along the reaction time during its 72 h on stream with the mean deactivation rate of 0.08%/h. The catalytic performance of the Ni/ZrO2-CeO2-Al2O3 catalyst was also affected by reaction temperature, no2 ： nCH4 molar ratio and nH2O ： nCH4 molar ratio. TPR, XRD and XPS measurements indicated that the formation of ZrO2-CeO2 solid solution could improve the dispersion of NiO, and inhibit the formation of NiAl2O3, and thus significantly promoted the catalytic activity of the Ni/ZrO2-CeO2-Al2O3 catalyst.     

CO2 Reforming of CH4 over Ni／CeO2-ZrO2-Al203 Prepared by Hydrothermal Synthesis Method

The Ni/CeO2-ZrO2-A12O3 catalyst with different A12O3 and NiO contents were prepared by hydrothermal synthesis method. The catalytic performance for CO2 reforming of CH4 reaction, the interaction among components and the relation between Ni content and catalyst surface basicity were investigated. Results show that the interaction between NiO and A12O3 is stronger than that between NiO and CeO2-ZrO2. The addition of A12O3 can prevent the formation of large metallic Ni ensembles, increase the dispersion of Ni, and improve catalytic activity, but excess A12O3 causes the catalyst to deactivate easily. The interaction between NiO and CeO2 results in more facile reduction of surface CeO2. The existence of a small amount of metallic Ni can increase the number of basic sites. As metallic Ni may preferentially reside on the strong basic sites, increasing Ni content can weaken the catalyst basicity.     

CO_2 Reforming of CH_4 over Ni/CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3 Prepared by Hydrothermal Synthesis Method

The Ni/CeO2-ZrO2-Al2O3 catalyst with different Al2O3 and NiO contents were prepared by hydrothermal synthesis method. The catalytic performance for CO2 reforming of CH4 reaction, the interaction among components and the relation between Ni content and catalyst surface basicity were investigated. Results show that the interaction between NiO and Al2O3 is stronger than that between NiO and CeO2-ZrO2.The addition of Al2O3 can prevent the formation of large metallic Ni ensembles, increase the dispersion of Ni, and improve catalytic activity, but excess Al2O3 causes the catalyst to deactivate easily. The interaction between NiO and CeO2 results in more facile reduction of surface CeO2. The existence of a small amount of metallic Ni can increase the number of basic sites. As metallic Ni may preferentially reside on the strong basic sites, increasing Ni content can weaken the catalyst basicity.     

甲烷与二氧化碳重整制取合成气反应的研究 (I)Sr_(1-x)La_xNiAl_(11)O_(19)催化活性表征

对具有磁铅石结构的Ｓｒ１－ｘＬａｘＮｉＡｌ１１Ｏ１９对甲烷与二氧化碳重整反应的催化活性、积炭量和稳定性进行了研究．不同还原温度下催化剂的ＸＲＤ和催化活性的实验结果表明，金属镍是ＣＨ４＋ＣＯ２重整反应的活性组分，金属镍含量越大，反应活性越高．反应后催化剂积炭量的分析结果说明，在相同镍含量和分散度的情况下，Ｌａ３＋离子对Ｓｒ２＋离子调变，可以降低催化剂的表面酸性，提高催化剂的抗积炭能力．ＬａＮｉＡｌ１１Ｏ１９是一种具有较好催化活性、稳定性和抗积炭性能的催化剂．     

Cr2O3催化剂上甲烷部分氧化制备合成气

分别采用柠檬酸络合法和直接分解法制备了Cr2O3催化剂, 采用XRD, BET, TPR, XPS, TEM和TGA表征了催化剂的物理化学性质, 在常压固定床石英管(内径5 mm)反应器中考察了Cr2O3催化剂对甲烷部分氧化反应的催化性能. 在500~750 ℃, V(CH4)∶V(O2)=2, 空速12×104 h-1的条件下, O2几乎完全转化, CH4转化率及H2和CO选择性随着温度的升高而增加. 700 ℃下CH4转化率及H2, CO选择性随着空速(6.0×104~24×104 h-1)的升高而增加. 在500 h稳定性实验中, 随着反应时间的延长, CH4转化率及H2, CO选择性缓慢下降, XRD, TEM和BET结果表明, 催化剂的活性下降与烧结和团聚有关, TGA分析表明催化剂具有良好的抗积炭性. 通过CH4脉冲反应, 推测在反应过程中CO, H2, CO2和H2O是直接生成的.