NiO/MgxSi1-xOy 催化剂的制备及其在高温焦炉煤气中焦油组分催化裂解中的应用

采用溶胶-凝胶法制备了MgO和SiO2的二元复合氧化物载体,通过浸渍法制得NiO/MgxSi1-xOy催化剂,并使用Brunauer-Emmett-Teller(BET)吸附、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等时其进行表征.以甲苯和萘的混合物作为高温焦炉煤气中焦油组分的模型化合物,在固定床反应器中进行高温焦炉煤气中焦油组分催化裂解的研究.结果表明,催化剂的焙烧温度、反应空速以及载体中Mg和Si的原子比对反应活性有很大的影响.在反应温度800℃、水碳摩尔比为0.7的条件下,10%(w)NiO/Mg0.80Si0.20Oy催化剂能将甲苯和萘完全转化为CO、CH4等小分子气体,显示出很好的催化活性、稳定性以及好的抗积炭性能.     

Ni/MgAl(O) 催化剂上高温焦炉煤气中焦油组分的催化转化

 采用共沉淀-水热法合成了一系列 Ni/MgAl(O) 催化剂. 用甲苯和萘的混合物作为焦油模型化合物, 在固定床反应器上研究了该催化剂直接催化转化具有较低水蒸气/碳摩尔比的高温焦炉煤气中焦油为小分子气体的反应. 考察了催化剂组成、水蒸气/碳摩尔比和反应条件等对催化剂性能的影响. 结果表明, Mg/Al 摩尔比为 3 时 Ni/MgAl(O) 催化剂表现出最优的催化性能. 在 700~800 oC 和水蒸气/碳摩尔比为 0.68 的反应条件下, 15%Ni/Mg3Al(O) 催化剂能将甲苯和萘完全转化为 CO 和 CH4 等小分子气体. 在反应气中引入 0.05% H2S(摩尔分数) 气体的实验表明, 该催化剂在焦油催化转化反应中具有较好的抗硫能力. 另外, 在催化剂中加入少量 Pt 助剂能显著提高催化剂活性.     

Ni/Ce-ZrO2/γ-Al2O3催化剂上高温焦炉煤气中焦油组分的常压加氢裂解

采用分步浸渍法制备了Ni/Ce-ZrO2/γ-Al2O3催化剂,并采用X射线衍射、透射电子显微镜、N2物理吸附和程序升温还原等方法对其进行了表征.该催化剂在以甲苯和萘为焦油模拟化合物的高温焦炉煤气常压加氢裂解反应中表现出良好的催化性能和一定的耐硫能力.在较低的水/碳摩尔比(S/C=0.44)条件下,甲苯和萘能够完全转化为小分子气体.向Ni/γ-Al2O3催化剂中加入适量的铈锆氧化物,能促使催化剂表面形成尺寸更小的镍纳米晶粒,并有效地抑制镍晶粒烧结,从而显著提高催化剂的稳定性.该类催化剂有望应用于具有较低水/碳摩尔比的高温焦炉煤气中焦油的直接除去.     

Ni/MgO-Al2O3催化剂上高温焦油组分的催化转化

采用分步浸渍法制备了MgO-Al2O3负载的Ni基催化剂, 并运用N2吸附、载射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等手段进行表征. 该催化剂用于甲苯或萘为焦油模拟化合物的高温焦炉煤气(COG)的常压加氢裂解反应, 并考察了H2浓度、H2S对催化剂活性的影响. 结果表明: 催化剂还原后, 表面形成均匀分散、直径为8-14 nm的金属Ni纳米颗粒; 在较低的水碳摩尔比(nH2O/nC=0.28)时, 甲苯就能完全转化并选择性地加氢裂解形成CH4, 测试的时间内(480 min), 催化剂没有明显的失活和积炭现象, 显示出好的反应活性、稳定性和耐硫能力. 制得的Ni/MgO-Al2O3催化剂有望应用于较低水含量(10%-15%(φ, 体积分数))的高温焦炉煤气中焦油的直接转化.     

NiO-MgO固溶体的形成对Ni/MgO-AN催化CO2重整CH4反应活性和稳定性的影响

 以在流动N2中热处理的Mg(OH)2醇凝胶制得的纳米氧化镁(MgO-AN)为载体,浸渍Ni(NO3)2后经不同温度焙烧得到Ni含量为8.8%的NiO/MgO样品,还原后制得Ni/MgO-AN催化剂. 采用XRD和TPR技术对NiO和MgO之间形成的NiO-MgO固溶体进行了表征,并将Ni/MgO-AN催化剂用于催化CO2重整CH4反应. 结果表明,在低于650 ℃焙烧时, NiO不能完全溶入MgO中,NiO/MgO样品中存在自由的NiO粒子,还原态Ni/MgO-AN催化剂在CO2重整CH4反应中的稳定性低; 当样品焙烧温度等于或高于650 ℃时,NiO可以完全溶入MgO中形成NiO-MgO固溶体,还原态Ni/MgO-AN催化剂具有高稳定性.     

P改性NiW/γ-Al2O3的低温焦油芳烃组分加氢性能研究

以γ-Al₂O₃为载体,采用浸渍法制备了不同P添加量的负载型NiW加氢催化剂,采用固定床加氢装置,对模型化合物萘和低温焦油富集的芳烃组分进行了催化加氢。催化剂采用N₂吸附、XRD、H₂-TPR、XPS以及NH₃-TPD的方法进行表征,加氢产物采用GC-MS和GC×GC-TOFMS进行分析。结果表明,P助剂能够扩大催化剂的孔径并促进活性金属组分在载体表面的分散;当P含量为1.0%~1.5%时,能够促进Ni-W-O混合相生成,并提高催化剂表面弱酸的含量;萘加氢反应的转化率和十氢萘的选择性也在添加1.0%的P时达到最高,分别为80%和50%左右;低温焦油芳烃组分的催化加氢结果显示,芳烃饱和加氢反应占优,绝大部分芳烃转化为环烷烃,且催化剂具有显著的脱除杂原子效果。     

甲烷催化燃烧中制备参数对NiO/CuO-ZrO2催化剂高温反应性能的影响

采用溶胶凝胶－超临界干燥的方法制备了NiO/CuO-ZrO2催化剂，分别考察了焙烧温度、活性组分含量对催化剂甲烷燃烧性能的影响，并利用XRD、物理吸附等手段考察了两个参数对催化剂性能影响的本质原因，发现NiO/CuO-ZrO2催化剂具有较高的催化活性，较好的高温（1 000 ℃）反应稳定性，焙烧温度对催化剂的影响很大，500 ℃是合适的焙烧温度，通过试验发现活性组分NiO为5 mol％时催化剂适于在相对较低的温度下使用，而NiO为15 mol％时，催化剂具有较好的高温稳定性。     

改性纳米HZSM-5催化剂上甲苯与甲醇的烷基化反应

以Si,P,Mg复合改性的纳米HZSM-5为催化剂,进行了甲苯与甲醇的烷基化反应;并采用X射线衍射,NH3程序升温脱附,红外和低温N2吸附等方法研究了改性前后催化剂酸性质和孔结构的变化.在小型固定床反应器上,考察了载气量、反应温度和重时空速等反应条件对烷基化反应性能的影响.在2h-1,460℃,甲苯/甲醇比,水/烃比和...     

Effect of preparation condition on catalytic performance of Ni/ZrO2-SiO2 for methanation of coal gas

采用浸渍法制备了ZrO2-SiO2复合载体和Ni质量分数为6％的Ni/ZrO2 -SiO2催化剂,考察了载体制备时浸渍溶液pH值、焙烧温度和催化剂制备时的焙烧温度对Ni/ZrO2-SiO2催化剂煤气甲烷化反应性能的影响.采用X射线衍射、程序升温还原和扫描电子显微镜等方法对催化剂进行了表征.结果表明,载体浸渍溶液pH值为8.0 ～9.0,载体焙烧温度为550℃,催化剂焙烧温度为450℃时,Ni/ZrO2-SiO2催化剂在煤气甲烷化反应中显示了最优的催化性能,CO转化率100％,CO2转化率1.8％,CH4生成速率16.6 mmol/(h·g).进一步表征发现,制备ZrO2-SiO2复合载体时,增大浸渍溶液的pH值有利于形成粒径较小的亚稳态四方晶相ZrO2,可见四方晶相ZrO2更有利于甲烷化反应;载体焙烧温度会影响到NiO粒径的大小和其在催化剂表面的分散,温度过高和过低都会导致NiO粒径大小的不适宜以及分散性的降低;催化剂焙烧温度过高则会导致NiO与载体间的相互作用减弱,NiO分散性降低.     

Ni/MgO-CeO2催化低温乙醇水蒸气重整制氢

采用固相燃烧法制备了MgO,CeO2载体和不同摩尔比的Mgo-CeO2复合载体,采用浸渍法制备了Ni/MgO,Ni/CeO2,Ni/Mgo-CeO2系列催化剂,考察了各催化剂催化乙醇水蒸气重整反应的性能.用BET技术测定了载体的比表面,并用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)和热重(TG)技术对催化剂进行表征.结果表明,在Ni/CeO2和Ni/Mgo-CeO2上,Ni以高分散的NiO、体相NiO和与载体发生相互作用的NiO的形式存在,显示了良好的低温乙醇水蒸气重整性能;其中Mg,Ce摩尔比为1:1时,Ni/MgO-CeO2催化剂显示了良好的活性和选择性,并且具有很好的稳定性和抗积炭能力.     

Hydrogen production from simulated hot coke oven gas by catalytic reforming over Ni/Mg(A1)O catalysts

Hydrogen production by catalytic reforming of simulated hot coke oven gas (HCOG) with toluene as a model tar compound was investigated in a fixed bed reactor over Ni/Mg(Al)O catalysts. The catalysts were prepared by a homogeneous precipitation method using urea hydrolysis and characterized by ICP,BET, XRD, TPR, TEM and TG. XRD showed that the hydrotalcite type precursor after calcination formed (Ni,Mg)Al2O4 spinel and Ni-Mg-O solid solution structure. TPR results suggested that the increase in Ni/Mg molar ratio gave rise to the decrease in the reduction temperature of Ni2+ to Ni0 on Ni/Mg(Al)O catalysts. The reaction results indicated that toluene and CH4 could completely be converted to H2 and CO in the catalytic reforming of the simulated HCOG under atmospheric pressure and the amount of H2 in the reaction effluent gas was about 4 times more than that in original HCOG. The catalysts with lower Ni/Mg molar ratio showed better catalytic activity and resistance to ceking, which may become promising catalysts in the catalytic reforming of HCOG.     

Hydrogen production from simulated hot coke oven gas by catalytic reforming over Ni/Mg（Al）O catalysts

Hydrogen production by catalytic reforming of simulated hot coke oven gas (HCOG) with toluene as a model tar compound was investigated in a fixed bed reactor over Ni/Mg(Al)O catalysts. The catalysts were prepared by a homogeneous precipitation method using urea hydrolysis and characterized by ICP, BET, XRD, TPR, TEM and TG. XRD showed that the hydrotalcite type precursor after calcination formed (Ni, Mg)Al₂O₄ spinel and Ni-Mg-O solid solution structure. TPR results suggested that the increase in Ni/Mg molar ratio gave rise to the decrease in the reduction temperature of Ni²⁺ to Ni⁰ on Ni/Mg(Al)O catalysts. The reaction results indicated that toluene and CH₄ could completely be converted to H₂ and CO in the catalytic reforming of the simulated HCOG under atmospheric pressure and the amount of H₂ in the reaction effluent gas was about 4 times more than that in original HCOG. The catalysts with lower Ni/Mg molar ratio showed better catalytic activity and resistance to coking, which may become promising catalysts in the catalytic reforming of HCOG.     

Hydrocracking of Tar Components from Hot Coke Oven Gas over a Ni/Ce-ZrO2/γ-Al2O3 Catalyst at Atmospheric Pressure

Ni/Ce-ZrO₂/γ-Al₂O₃ catalysts with different Ce-ZrO₂ contents and Ni loadings were prepared by a two step impregnation method and characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, N₂ adsorption, and temperature-programmed reduction. The catalysts were used for the hydrocracking of toluene and naphthalene, which were model tar compounds in hot coke oven gas, under atmospheric pressure at 800 °C. They showed excellent catalytic activity, stability, and some sulfur tolerance. Both toluene and naphthalene was converted into light fuel gases even at a low mole ratio of steam to carbon (S/C = 0.44). During the testing period of 7 h, no coke deposition was observed on the surface of the catalysts. The results indicated that the addition of Ce-ZrO₂ limited the sintering of Ni particles and enhanced the catalytic activity. The Ni/Ce-ZrO₂/γ-Al₂O₃ catalyst is promising for the direct removal of tar compounds in hot coke oven gas with low S/C ratios.     

Ni/Ce-Zr-Al-O催化剂的表面碱性和CO2＋CH4重整性能

用水热法制备了不同NiO含量的Ni/Ce-Zr-Al-O催化剂.用H2-TPD (程序升温脱附),DRIFTS(漫反射红外傅立叶变换光谱),CO2-TPD等方法考察了NiO的含量对催化剂表面碱性的影响,并和反应稳定性以及抗积碳性能相关联.H2-TPD结果表明,随NiO含量的增加,催化剂表面的Ni含量增加.DRIFT和CO2-TPD结果表明CO2的化学吸附主要是碳酸盐和碳酸氢盐形式.添加少量Ni能够使表面碱性位数量显著增加,碱强度减弱.Ni可能优先占据在催化剂表面较强的碱性位上,再增加Ni的含量则会使碱强度减弱,碱性位有所减少,降低CO2的吸附性能,从而减弱从CO2获得活动氧以消碳的能力.这种作用使NiO含量为7.0％(w)的样品活性随反应进行而减低,积碳量是NiO含量为4.0％(w)的样品的3.7倍.     

NiO/LaMnO3催化剂用于乙醇水蒸气重整反应

采用柠檬酸络合-浸渍法制备了NiO/LaMnO3钙钛矿型复合氧化物催化剂并将其应用于乙醇水蒸汽重整制氢反应, 考察了NiO含量、焙烧温度对催化剂性能的影响, 采用XRD、TPR和热分析等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, 该催化剂具有高活性、高选择性和良好的稳定性. 催化剂中的NiO含量和焙烧温度对催化性能有显著影响. 在原料气体积组成为20%(体积分数, φ) C2H5OH 和水以及80%(φ)N2, 其中水醇摩尔比为3:1, 空速为80000 mL·h-1·g-1 cat, 反应温度为400 ℃时, 15%(质量分数, w)的NiO/LaMnO3上, 乙醇转化率接近100%. 关联催化剂活性和TPR及XRD实验结果, 发现催化剂的高活性源于由催化剂前驱体中进入钙钛矿型复合氧化物晶格中的镍离子被还原所得的金属镍.     

NiO–ThO2 mixed catalysts in hydrogen peroxide decomposition and influence of ionizing radiation

Some physico-chemical and catalytic properties of NiO–ThO₂ catalysts containing various amounts of components in the range 0–100 wt% of one component have been studied before and after 1 MGy gamma or 1 and 3 MGy accelerated electron irradiation in air or in water using the hydrogen peroxide decomposition as a test reaction. The γ-irradiation of pure NiO led to significant changes in surface oxidative ability as well as in catalytic activity of the oxide. Dramatic changes in catalytic activity of the NiO (and partially also of the samples containing an excess of NiO) were caused by reduction of the samples with hydrogen.     

基于原位合成的Ni/Mg@MCM-41上的CO2甲烷化研究

通过原位引入Mg一步法合成了Mg@MCM-41复合介孔材料,并将其作为载体制备了高性能Ni基CO_2甲烷化催化剂。通过BET、XRD、TEM、CO_2-TPD、TG等手段对催化剂进行了表征分析,着重比较了Mg/Si物质的量比对于催化剂特性的影响。结果表明,当Mg/Si物质的量比为0.05时能够在不破坏孔道结构的前提下显著增加催化剂上的碱性位,有效地提高了催化剂对CO_2的吸附和活化,从而促进CO_2甲烷化反应过程中反应物的转化。实验所制得的催化剂均具有较好的热稳定性和催化反应活性,其中,Ni/0.05Mg@MCM-41在CO_2甲烷化反应表现出最优的催化性能,在320℃,1 MPa的条件下,CO_2转化率和CH_4选择性分别高达84.3%和97.8%。     

MgO/HZSM-5中MgO分散状态和催化性能的关系

以硝酸镁、醋酸镁为前身物,通过浸渍法制备了不同系列MgO/ HZSM-5催化剂,用XRD、XPS方法研究了MgO在HZSM-5上的分散状态,用NH3-TPD方法考察了催化剂的酸性,用常压连续流动微型反应装置考察MgO/ HZSM-5在甲苯甲醇烷基化反应中的催化性能.发现前身物不同,MgO在HZSM-5上的分散状态也不同,催化剂的活性和选择性与MgO分散状态密切相关.MgO负载量相同时,在以硝酸镁为前身物制备的催化剂中,MgO在HZSM-5内外表面均有分散,催化剂的对位选择性较高,而活性较低;在以醋酸镁为前身物制备的催化剂中,MgO较多分布在HZSM-5外表面,催化剂的活性较高,但选择性较低.使用醋酸镁为前身物,通过二次浸渍和高温水汽处理,适当改变MgO在分子筛表面的分布并使孔道窄化,可在活性降低较少的情况下显著提高催化剂对二甲苯选择性.