水蒸气重整生物质裂解油及其模型分子制氢*

随着能源枯竭和环境日益恶化,利用可再生的生物质裂解油或其模型分子重整制氢逐渐引起人们重视。本文结合国内外重整制氢的研究进展,从催化剂、反应过程和反应机理三个方面对生物质裂解油及其模型分子(乙醇、乙酸、乙二醇、丙三醇、葡萄糖和苯酚等)水蒸气重整制氢研究现状进行了回顾。在重整催化剂方面主要对贵金属和过渡金属催化剂的研究进展进行了总结,对一些新的重整过程如液相重整等也进行了介绍。在反应机理方面主要是对乙醇、乙酸、乙二醇和葡萄糖在重整反应中的反应路径进行了归纳。此外,对水蒸气重整反应中遇到的问题如积碳和副产物的产生等也进行了详细的分析,并对生物质制氢未来发展的方向进行了展望。     

Pt/TiO2光诱导催化重整乙醇制氢

对无氧条件下Pt/TiO2光诱导催化重整乙醇制氢进行了系统的研究，结果表明，乙醇的光催化重整制氢反应受催化剂表面化学状态，反应体系的pH值，浓度的影响较大，而受反应体系温度的影响较小，在运动XRD，XPS，HNMR等技术手段对催化剂和反应产物进行表征，分析的基础上，提出了无氧条件下乙醇光催化重整制氢可能的反应机理。     

生物乙醇重整制氢反应器

生物乙醇重整制氢是一种具有良好应用前景的制氢技术,是当前低碳能源领域的研究热点.发展生物乙醇重整制氢技术的关键是研发在低温下具有高活性和高选择性的新型重整催化剂,以及开发新式高效的催化反应器.本文着眼于反应器对生物乙醇重整制氢过程的影响,综述了国内外固定床反应器、微通道反应器和膜反应器等生物乙醇重整制氢反应器的研究现状...     

一种适用于生物油低温制氢的碳纳米纤维促进的镍催化剂

氢气作为一种高热值的清洁能源广泛地应用于工业中. 研究证明: 生物质通过化学过程可以转化为多种气体燃料(氢气), 液体燃料以及高附加值的化学品. 生物质作为一种环境友好型再生洁净能源, 其研究越来越受到关注. 本文旨在探讨利用生物油为原料, 通过水蒸汽重整方法制备富氢合成气的过程. 利用均匀浸渍的方法制备了一种高分散的碳纳米纤维促进的镍(Ni/CNFs)催化剂, 并将普通的Al₂O₃作为载体的Ni/Al₂O₃催化剂和Ni/CNFs作对比. 研究了重整温度以及水蒸汽和碳摩尔比(n_S/n_C)对生物油水蒸汽重整制氢的影响. 结果表明: 碳纳米纤维作为载体用于生物油水蒸汽重整制氢的效果要远优于普通的Al₂O₃载体, 利用22% Ni/CNFs 催化剂时, 在实验温度范围内(350-550℃), 最高生物油转化率和氢气产率分别达到了94.7%和92.1%, 通过研究重整条件以及对催化剂进行表征探讨了生物油在水蒸汽重整过程中催化剂的构效关系.     

HZSM-5上生物质催化裂解的近期研究进展

概述了近期的HZSM-5对生物质和生物油催化裂解的研究进展,重点介绍了催化剂的应用、生物油提质的方法和反应机理.     

介孔Ni/MgO催化剂催化水蒸气重整生物质油制氢

采用水热法制备了介孔MgO作为催化剂的载体,并制备了介孔Ni/MgO催化剂。利用N_2吸附-脱附、XRD、H_2-TPR等对样品进行表征,并考察了介孔Ni/MgO催化水蒸气重整糠醛、生物质油模型物和两种商用生物质油制氢的活性。结果表明,在介孔Ni/MgO催化剂催化水蒸气重整糠醛制氢反应中,随着反应温度的提高,水蒸气重整糠醛中糠醛的转化率、氢气的产率和氢气的选择性,都呈现递增的趋势。在反应温度提高到600℃时,糠醛的转化率和氢气的产率分别达到94.9%和83.2%。Ni/MgO催化水蒸气重整二组分模拟生物质油,糠醛/乙酸、糠醛/羟基丙酮制氢的反应中,氢气的产率分别达到87.3%和86.8%,均高于水蒸气重整糠醛反应中氢气的产率。由此表明,乙酸或羟基丙酮的存在,提高了模拟生物质油中主要有机物组分糠醛的转化率,并相应地提高了氢气的产率。在水蒸气重整商用生物质油制氢反应中,随着反应物水碳比(S/C(molar ratio)=5、10、15、20、25)的提高,主要有机物的转化率、氢气的产率和选择性呈现出增加的趋势。在水碳比为20时,两种生物质油的主要有机物组分(糠醛、乙酸和羟基丙酮)的转化率均可达90%以上,氢气的产率也达到81.0%以上。由此可知,Ni催化剂对于水蒸气重整商用生物质油也具有较高的催化活性。     

甲烷催化二氧化碳重整制合成气反应研究进展*

本文参阅了甲烷催化二氧化碳重整制合成气反应研究方面50 余篇文献, 概述了近年来在该研究中催化剂活性组分选择、载体效应、助剂的作用、催化剂积炭行为和重整反应机理等方面的研究进展。     

甲烷干气重整反应进展(英文)

系统地回顾和总结了二氧化碳重整反应的研究进展和现状,包括催化剂活性组分、载体、助剂以及催化剂制各方法等因素对催化剂性能的影响,同时对催化剂活性组分与反应中间体的结构与性能、反应机理和动力学行为及催化剂失活特性进行了细致的分析。大量研究表明金属镍是最富潜力的干气重整催化剂活性组分,而催化剂积炭是决定该反应能否工业化的关键因素。探索抑制催化剂积碳失活的有效途径是二氧化碳重整过程开发成功的关键。甲烷二氧化碳（干气）重整反应的研究和开发将提供一条天然气有效利用与温室气体减排的有效途径。     

含氧有机物水蒸气重整制氢催化剂研究进展

氢气作为一种高效清洁燃料,具有零污染、零碳排放、燃烧热值高等优点,近年因在氢燃料电池汽车中的应用受到广泛关注。同时,氢气也是重要的化工原料,主要用于氨合成、石油精炼以及甲醇和其他精细化学品的合成。本文主要介绍了甲醇、乙醇、丙酮和甲缩醛用于水蒸气重整制氢的研究,重点介绍了催化剂研究进展。     

负载型Pt催化剂上生物质水相重整制氢

制备了Al2O3,活性炭(AC),氢型超稳Y分子筛(HUSY)和SiO2载的Pt催化剂.采用N2物理吸附、感应耦合等离子体原子发射光谱和H2化学吸附等手段对催化剂进行了表征,并考察了它们在甘油水相重整反应中的催化性能.重点研究了Pt/AC催化剂上不同多元醇、葡萄糖和其它可溶性糖的水相重整制氢反应.结果表明,在甘油水相重整制氢反应中,负载Pt催化剂的活性在低温(503K)以Pt/AC,Pt/HUSY,Pt/SiO2和Pt/Al2O3的顺序递增,然而在高温(538K)却以Pt/SiO2,Pt/HUSY,PVAC和Pt/Al2O3的顺序递增.在载体为酸性的催化剂Pt/Al2O3和Pt/HUSY上有利于烃的生成;在多元醇水相重整制氢反应中,产物氢的选择性和产率随碳数增加而降低;在葡萄糖水相重整制氢反应中,产物氢的选择性和收率随其浓度增加而降低,烃选择性在葡萄糖浓度为4.6%时最高,这与葡萄糖的缩合和降解等副反应有关.果糖比葡萄糖更难发生水相重整制氢反应.与低级糖麦芽糖和葡萄糖相比,在多糖淀粉的重整制氢反应中氢选择性和收率较高.     

固体酸催化剂对二甲醚水蒸气重整制氢过程的影响

将 HZSM-5 (n(SiO2)/n(Al2O3) = 25, 38, 50 和 93.5), HM, Hβ, HY 和γ-Al2O3 等多种固体酸催化剂用于二甲醚(DME)水解, 并将其分别同自制的 CuO/ZnO/Al2O3 催化剂进行机械混合, 制备双功能催化剂并用于 DME 水蒸气重整制氢反应. 结合 NH3 程序升温脱附表征手段, 考察了固体酸催化剂酸性位的强度、酸量及种类对 DME 水解和重整反应的影响;结合热重-差热扫描量热分析表征手段, 研究了 HZSM-5(93.5)和γ-Al2O3 在 DME 水解过程中的稳定性. 在此基础上, 进一步研究了固体酸催化剂对 DME 重整制氢反应中 DME 转化率、H2 摩尔产率以及含碳气体产物选择性的影响. 结果表明, 固体酸催化剂的酸性位的强度和酸量对 DME 重整制氢过程具有显著的影响, 强酸度和高酸量无益于 DME 水蒸气重整制氢;以 HZSM-5 为固体酸的双功能催化剂具有较好的低温活性, 而以γ-Al2O3 为固体酸的双功能催化剂在高温下具有较高的 H2 产率.     

甲烷二氧化碳重整制合成气钴基催化剂

温室效应是人类面临的巨大挑战,温室气体的转化利用因而成为广泛研究的热点和难点课题。甲烷二氧化碳重整,即干重整制合成气因为可以同时将两种温室气体(CH-4/CO_2)转化为可用于清洁能源生产的合成气(H_2/CO)而被认为是极具前景的先进技术。此技术目前仍未大规模工业化,其主要瓶颈在于尚未研发出合适的催化剂。过渡金属催化剂因其高活性和相对低廉的成本而被认为最具工业化前景,此前的研究主要集中在镍基催化剂,但是镍基催化剂易因表面积碳和金属烧结而快速失活。近年来,研究者发现钴基催化剂在甲烷二氧化碳重整中也具有良好的催化性能,并进行了初步的研究。本文将对钴基重整催化剂的研究现状进行简要综述。论文首先介绍了催化剂的活性组分、载体、助剂以及制备方法等对钴基催化剂重整性能的影响,接着阐述了钴基催化剂的重整反应机理以及积碳-消碳过程,最后对钴基重整催化剂的设计及未来研究方向进行了展望。     

化学制氢技术研究进展

本文综述了化学制氢技术的新近研究进展.氢能作为一种很有应用前景的载能体,已得到越来越广泛的研究和应用.在化学制氢、电解水制氢、生物制氢这三种制氢模式中,化学制氢仍是近期主要的制氢方式,其中催化重整制氢仍然是大规模制氢的主流.随着燃料电池这一环境友好的发电方式在技术上的不断突破,诸如生物质制氢、金属置换制氢、太阳能制氢、金属氢化物制氢等许多其他的化学制氢技术得到了迅速的发展,并将伴随着燃料电池、氢燃料发动机等技术的发展和应用,一同步入氢能时代.     

碳质与金属催化剂热催化裂解甲烷产氢研究进展

甲烷裂解制氢方法具有产氢纯度高和清洁无污染的特点,被认为是当前最有前景的制氢方法之一.现阶段甲烷裂解制氢的研究工作主要集中于制备活性与稳定性兼备的催化剂.我们综述了近年来甲烷裂解制氢反应中碳质催化剂和金属催化剂两大系列催化剂的研究进展,从载体、活性组分、助剂3个方法对目前催化剂裂解甲烷产氢性能的影响进行了系统分析,总结了反应机理和催化剂的失活与再生情况,在以上基础上对催化剂未来的发展趋势进行了展望.     

基于碳纤维材料基底的电解水制氢催化剂的研究进展

电解水制氢技术是未来获得清洁氢能源的有效途径之一。铂作为高效的电解水制氢催化剂,由于其价格昂贵,难以回收,不利于氢能源与氢经济的发展,因此发展高效的非贵金属电催化剂,使电解水制氢过程更加高效、经济化是十分关键的科学问题。本文综述了近年来电解水制氢催化剂的研究进展,重点集中在以碳纤维材料为基底的非贵金属催化剂领域。总结了几类重要的多相异质非贵金属催化剂,包括磷化物、硫化物、硒化物、碳化物、氧化物催化剂等,重点探讨了各种析氢催化剂的合成方法和性能提高策略。同时,本文也简要概述了碳纤维基底材料在电分析化学检测方面的应用研究。     

P改性对HZSM-5酸性及P-HZSM-5/CuO-ZnO-Al2O3混合催化剂二甲醚水蒸气重整制氢的影响

近年来,氢能作为清洁可再生新型能源越来越受到人们关注.然而,氢气储存和运输困难,制约了其广泛利用.因此,寻找一种高效的原位在线制氢技术成为解决这一难题的重要方案之一.二甲醚作为氢的载体,具有高H/C比、高能量密度、无毒和无致癌性等优点,而且二甲醚的物理性质与液化石油气(LPG)相类似,燃烧时不会产生污染性气体,且工业上已实现大规模生产.通过重整技术,可以使二甲醚有效地转化为H2.目前的重整技术主要包括部分氧化重整、自热重整、干重整以及水蒸气重整(SR).其中二甲醚水蒸气重整(DME SR)技术具有很高的氢气产率,被认为是一种非常有前途的在线制氢技术.
　　二甲醚水蒸气重整反应分两步进行,第一步是固体酸催化剂催化的二甲醚水解反应,第二步是金属催化剂催化的甲醇水蒸气重整反应.其中二甲醚水解反应是整个反应的控速步骤.g-Al2O3作为一种最常用的固体酸催化剂,因其在二甲醚水蒸气重整反应中的良好活性和稳定性,以及很少的副反应等优点,得到了国内外研究者的普遍青睐.但是,g-Al2O3催化二甲醚水解反应的温度较高(300–400 oC),极易导致用于重整的铜基催化剂烧结和失活.与g-Al2O3相比, H型分子筛催化剂(如HZSM-5)酸性较强,酸性位较多,催化二甲醚水解反应的温度要低得多(<300 oC).然而HZSM-5含有的强酸位在二甲醚水蒸气重整过程中极易导致催化剂因积碳而失活.因此,有必要对HZSM-5分子筛进行改性,去除不必要的强酸位,以降低积碳,提高催化剂的活性和稳定性.
　　本文利用HZSM-5良好的离子交换能力,在不改变分子筛骨架结构的前提下,通过一种简单的浸渍法制备了一系列不同P含量的P改性HZSM-5催化剂,并分别将其与传统的CuO-ZnO-Al2O3催化剂机械混合用于二甲醚水蒸气重整制氢.详细研究了P改性对HZSM-5分子筛酸性以及P-HZSM-5/CuO-ZnO-Al2O3混合催化剂二甲醚水蒸气重整制氢活性的影响.与未改性的HZSM-5相比, P改性的HZSM-5催化剂在重整反应中表现出更高的CO2选择性和更好的催化稳定性.通过N2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、程序升温氧化(TPO)、氨程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶红外光谱(IR)和31P魔角旋转核磁共振光谱(MAS NMR)等技术对催化剂进行了表征. NH3-TPD结果表明, P改性可以显著影响HZSM-5的酸量和酸强度;随着P含量的增加,催化剂的强酸位密度明显降低,而弱酸量变化不大;当P含量达到5%时,催化剂的强酸量几乎消失;进一步增加P含量,催化剂的弱酸量也迅速减少. TPO等分析结果表明,积碳是导致催化剂失活的主要原因.5%P改性的HZSM-5催化剂由于其强酸位的消失,在催化反应中表现出更好的稳定性(与未改性的HZSM-5相比). IR结果显示,随着P含量的增加,催化剂的L酸量迅速减少,而B酸量变化相对缓慢.结合31P MAS NMR, NH3-TPD及IR表征结果,提出了P改性对HZSM-5酸性修饰的可能机理.     

甲醇水蒸气重整制氢Cu/ZnO/Al2O3催化剂的研究

燃料电池作为一种无污染、高效率的能源引起世界各大汽车公司的广泛关注[1,2]。用于燃料电池的燃料目前研究较多的是氢气,用氢气作燃料存在储存、安全、运输等问题,寻求合适贮氢方法或替代燃料,实现车载制氢是解决问题的办法。甲醇作为液体燃料,因具有高能量密度,低碳含量,以及运输和贮存等优势成为车载制氢的理想燃料,甲醇水蒸气重整制氢反应也成为研究的热点[3～10]。车载制氢对甲醇水蒸气重整制氢反应体系中的产氢速率,氢气和CO的含量都有一定的要求。尤其对CO含量要求更为苛刻,因CO易引起燃料电池阳极催化剂中毒[11,12]。因此,开…     

铂锗重整催化剂

前言石脑油催化重整的催化剂,自1949年美国UOP公司开发了铂催化剂以后,铂—卤素—氧化铝催化剂在约廿年的时间内成为重整催化剂的主流,铂重整催化剂虽然有较好的活性、稳定性和选择性,但不能满足高辛烷值汽油和高芳产的要求。1968年出现了铂—铼双金属重整催化剂,它具有稳定性好,容碳能力高,低压低氢油比下产品收率高和辛烷值高的特点。因此,铂—铼催化剂的出现引起了催化重整第二次划     

甲缩醛的合成与重整制氢

综述了甲缩醛(DMM)的合成及其重整制氢研究的最新进展.甲醇选择氧化直接合成DMM的工艺路线短、成本低,是一种合成DMM的新技术,所使用的催化剂要求兼具酸性和redox性能,表面酸性和redox的匹配是获得甲醇高转化率和DMM高选择性的关键.已研究过的性能较好的催化剂体系有负载型Re氧化物、酸性修饰的V2O5/TiO2以及含有Mo和V等的多组分无定形复合氧化物等,在这些催化剂上,甲醇转化率可达60%,DMM选择性可达90%,副产物主要为甲酸甲酯,还有少量甲醛.与甲醇相比,DMM的毒性较低,容易在环境中降解,用DMM代替甲醇进行重整制氢是一种为燃料电池提供移动氢源的新方案.DMM重整制氢需要兼具酸性和金属的双功能复合催化剂,其中酸性组分应当具有很高的DMM水解活性.硝酸处理的高表面积酸性碳材料H-HSPRC(由酚醛树脂碳化得到)具有很高的DMM水解活性,其与传统的CuZnAI催化剂组成的复合催化剂CuZnAl-H-HSPRC具有很高的DMM重整制氢速率,513K时生成H2的速率可达7410ml/(g·h),高于相同温度下CuZnAI催化剂上甲醇重整的产H2速率.     

P改性对HZSM-5酸性及P-HZSM-5/CuO-ZnO-Al_2O_3混合催化剂二甲醚水蒸气重整制氢的影响（英文）

近年来,氢能作为清洁可再生新型能源越来越受到人们关注.然而,氢气储存和运输困难,制约了其广泛利用.因此,寻找一种高效的原位在线制氢技术成为解决这一难题的重要方案之一.二甲醚作为氢的载体,具有高H/C比、高能量密度、无毒和无致癌性等优点,而且二甲醚的物理性质与液化石油气(LPG)相类似,燃烧时不会产生污染性气体,且工业上已实现大规模生产.通过重整技术,可以使二甲醚有效地转化为H2.目前的重整技术主要包括部分氧化重整、自热重整、干重整以及水蒸气重整(SR).其中二甲醚水蒸气重整(DMESR)技术具有很高的氢气产率,被认为是一种非常有前途的在线制氢技术.二甲醚水蒸气重整反应分两步进行,第一步是固体酸催化剂催化的二甲醚水解反应,第二步是金属催化剂催化的甲醇水蒸气重整反应.其中二甲醚水解反应是整个反应的控速步骤.γ-Al2O3作为一种最常用的固体酸催化剂,因其在二甲醚水蒸气重整反应中的良好活性和稳定性,以及很少的副反应等优点,得到了国内外研究者的普遍青睐.但是,γ-Al2O3催化二甲醚水解反应的温度较高(300–400oC),极易导致用于重整的铜基催化剂烧结和失活.与γ-Al2O3相比,H型分子筛催化剂(如HZSM-5)酸性较强,酸性位较多,催化二甲醚水解反应的温度要低得多(300oC).然而HZSM-5含有的强酸位在二甲醚水蒸气重整过程中极易导致催化剂因积碳而失活.因此,有必要对HZSM-5分子筛进行改性,去除不必要的强酸位,以降低积碳,提高催化剂的活性和稳定性.本文利用HZSM-5良好的离子交换能力,在不改变分子筛骨架结构的前提下,通过一种简单的浸渍法制备了一系列不同P含量的P改性HZSM-5催化剂,并分别将其与传统的CuO-ZnO-Al2O3催化剂机械混合用于二甲醚水蒸气重整制氢.详细研究了P改性对HZSM-5分子筛酸性以及P-HZSM-5/CuO-ZnO-Al2O3混合催化剂二甲醚水蒸气重整制氢活性的影响.与未改性的HZSM-5相比,P改性的HZSM-5催化剂在重整反应中表现出更高的CO2选择性和更好的催化稳定性.通过N2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、程序升温氧化(TPO)、氨程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶红外光谱(IR)和31P魔角旋转核磁共振光谱(MASNMR)等技术对催化剂进行了表征.NH3-TPD结果表明,P改性可以显著影响HZSM-5的酸量和酸强度;随着P含量的增加,催化剂的强酸位密度明显降低,而弱酸量变化不大;当P含量达到5%时,催化剂的强酸量几乎消失;进一步增加P含量,催化剂的弱酸量也迅速减少.TPO等分析结果表明,积碳是导致催化剂失活的主要原因.5%P改性的HZSM-5催化剂由于其强酸位的消失,在催化反应中表现出更好的稳定性(与未改性的HZSM-5相比).IR结果显示,随着P含量的增加,催化剂的L酸量迅速减少,而B酸量变化相对缓慢.结合31PMASNMR,NH3-TPD及IR表征结果,提出了P改性对HZSM-5酸性修饰的可能机理.