稀土氧化物对甲烷蒸汽转化反应NiO／α—Al2O3催化剂的影响

用微型反应器和XRD等技术研究了稀土氧化物(RE_xO_y)对甲烷水蒸汽转化反应NiO/α-Al_2O_3催化剂性能的影响。结果表明,制备方法(如浸渍顺序)和稀土氧化物的种类均影响催化剂组份镍的分散度。稀土氧化物是通过抑制镍的晶粒长大、金属镍的氧化以及NiO-Al_2O_3间的相互作用,改善了催化剂的活性、稳定性和抗高温水蒸汽作用的能力。稀土氧化物对镍系催化剂的稳定效应与金属和添加剂间的相互作用有关。     

镍基甲烷化催化剂中的助剂作用：Ⅰ.稀土氧化物添加剂的电子效应

本文应用BET、气相色谱,红外光谱,竞争加氢反应和XPS等方法,分别考察了镧,铈、谱、钕的氧化物作为添加剂,对镍在γ-Al_2O_3表面的分散度、甲烷化活性、CO在镍上的吸附态以及表面镍原子的电子状态的影响。结果表明:稀土氧化物添加剂不仅明显地提高金属镍的分散度和甲烷化活性,还可直按影响表面镍原子的电子状态。对不同稀土氧化物,这些效应各异。作者认为利用稀土氧化物添加剂调节表面镍原子的电子状态可能成为改进甲烷化催化剂活性的一个有效途经。     

稀土氧化物对镍的分散作用及镍催化剂的甲烷化活性

用X射线衍射线宽法测量了各种催化剂中镍的晶粒大小,发现稀土氧化物Y_2O_3,La_3O_3Sm_2O_3及Nd_2O_3对镍的分散作用都优于Al_2O_3,SiO_2,TiO_2,MgO及Cr_2O_3。稀土氧化物还可以抑制催化剂在升高温度时镍的晶粒长大,提高其稳定性。这几种催化剂的NiO晶界移动活化能的差异不大,说明稀土氧化物对镍的分散作用是因为载于其上的镍晶粒表面自由能较低,而表面自由能的降低是由于镍与稀土氧化物之间的强相互作用(SMSI)所致。X射线能谱表明这种SMSI的实质是载体原子或原子团向镍晶粒表面晶格转移造成的。     

添加剂La_2O_3对甲烷化催化剂中镍的分散度和热稳定性的影响

用X光衍射相定量法测得La_2O_3和NiO在r-Al_2O_3,表面的最大单层载负量分别为0.28克/100米~2和0.09克/100米~2。用X光衍射峰半宽法测定了添加La_2O_3对还原态甲烷化催化剂中镍晶粒大小的影响。结果表明,通过硝酸盐浸渍热分解在甲烷化催化剂中加入La_2O_3,La_2O_3是以单层分散状态存在。镍附载在有单层La_2O_3改性的r-Al_2O_3表面,其晶粒要比没有La_2O_3时小得多。这就是甲烷化催化剂中添加希土元素氧化物后活性和热稳定性大大提高的一个主要原因。这个用单层分散的化合物使载体表面改性的概念,也可用于其它催化剂的研究中。     

低镍催化剂上的二氧化碳甲烷化

由于能源危机、社会公害等问题的加剧,各国越益重视C_1化学的研究和技术开发。在C_1化学中,CO甲烷化的研究工作已较深入,但CO_2甲烷化方面的工作却相对较少。已发现稀土对CO甲烷化有良好的助催作用,而稀土对CO_2甲烷化的影响尚少见报道。CO_2甲烷化动力学的研究,报道颇为不一。本文研究了镍基催化剂上添加稀土对CO_2甲烷化过程的影响。     

La2O3对Ni/γ-Al2O3甲烷化催化剂的助催化作用

我国将稀土作为助剂引入镍基甲烷化催化剂,大大提高了催化剂的活性和热稳定性,并已投入工业应用［1－3］．稀土对不同镍催化剂反应性能及其作用机理的研究已有一些报导［3－7］．谢有畅等观察到镍负载在经单层La2O3改性的γ－Al2O3表面,其晶粒要比没有La2O3时小得多．Rotgerink等认为添加La后反应速率的增加不只是由于几何效应,而是La对甲烷化本身有促进作用,单位镍表面的活性是随La含量不同而改变的,活性增加的同时表观活化能也增加［5］．作为助剂的La2O3在氢还原和反应过程中的变化及其作用的研究和讨论较少,目前一般认为添…     

添加氧化镧对镍催化剂上一氧化碳甲烷化反应的影响

用脉冲热重差热法及程序升温脱附法研究了添加氧化镧对镍催化剂催化一氧化碳甲烷化反应的影响。结果表明,氧化镧对氧化镍的还原温度没有显著影响。它使无载体的镍催化剂的金属镍表面积稍有降低,但可使Ni/γ-Al_2O_3的镍表面积增加。氧化镧使吸附在镍上的一氧化碳发生解离和岐化反应能力增加,但使氢在镍上的吸附强度减弱。由这两种作用的综合结果,使得添加氧化镧之后的镍催化剂对一氧化碳甲烷化催化反应的转化频率没有显著变化。     

Ni/MWCNT及镧改性Ni/MWCNT催化CO2甲烷化反应的性能

以多壁碳纳米管(MWCNT)为载体, 通过浸渍法制备了负载型镍催化剂和稀土镧改性的镍催化剂, 并对其二氧化碳甲烷化的催化性能进行了研究. 借助比表面积测试、程序升温还原(TPR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了稀土镧的添加对Ni/MWCNT催化剂结构和表面组成、催化剂还原性能以及CO₂甲烷化反应性能的影响. 结果表明: 稀土镧改性的Ni/MWCNT较Ni/MWCNT催化剂具有更好的CO₂甲烷化活性, 镧组分的加入提高了催化剂表面的镍物种浓度和分散度, 弱化了氧化镍与载体MWCNT之间的相互作用, 促进了氧化镍的还原, 同时提高了表面镍物种的电子密度, 增加了对反应物的吸附能力, 从而提高了其CO₂甲烷化活性. 制备过程中稀土镧的添加次序对催化性能有较明显的影响, 其活性顺序为先浸渍镧后浸渍镍制备的催化剂活性明显好于先浸渍镍后浸渍镧制备的催化剂.     

临CO_2气氛下钼基催化剂耐硫甲烷化性能研究

在反应温度550℃、空速5 000 h~(-1)和1.2%H_2S浓度下,考察了反应气中添加CO_2对负载型Mo基催化剂甲烷化活性的影响。结果表明,添加CO_2会促进逆水煤气变换反应,从而降低Mo O_3/Al2O_3催化剂的耐硫甲烷化活性。与Mo O_3/Al2O_3催化剂相比,添加CO_2对铈铝复合载体负载的Co-Mo双组分催化剂的影响较小。通过表征发现,添加CO_2引起催化剂活性下降的主要原因是由于其增强了逆水煤气变换反应过程,使甲烷化过程可用氢气量减小。另外,逆水煤气变换反应生成的水会影响催化剂表面结构和组成。在连续加入10%CO_220 h后停止加入CO_2,催化剂的耐硫甲烷化活性可以得到恢复,因此,认为CO_2加入量低于10%时,对催化剂及甲烷化反应的影响是可逆的;但CO_2加入量大于10%后由于生成的水量增大会破坏催化剂的结构并减少活性位,从而造成催化剂的不可逆失活。     

锂在甲烷氧化偶联催化剂中的助催化作用

自Lunsford等首次报道在Li/MgO催化剂上的甲烷氧化偶联(OCM)以来,许多研究者相继报道了添加碱金属对该反应的影响,其中以Li的添加最受关注。Li在OCM反应中对提高C_2烃选择性的作用最为明显,因而弄清Li在这一反应中的作用十分必要。本文讨论了Li在几个有代表性的碱土(CaO)及稀土(La_2O_3)中的存在形式与生成C_2产物的关系。     

Sm2O3对Ni/海泡石催化剂的改性研究

采用浸渍法制备了一系列的Ni-Sm/海泡石催化剂，以二氧化碳甲烷化为探针反应，TPR，XPS及CS2中毒为手段，研究了Sm2O3对Ni/海泡石催化剂的改性机制。结果表明，Sm2O3的加入提高了Ni/海泡石催化剂的加氢活性和抗毒能力，增加了表面镍原子的分散度及催化剂的活性原子数；Sm2O3的影响既有电子效应，又有几何效应，但以电子效应为主。     

La和Bi对乙炔与甲酸甲酯加氢酯化合成丙烯酸甲酯的镍基催化剂性能的影响(英文)

在２２０℃和５０－６０大气压条件下,利用固定床对ＮｉＯ／ＳｉＯ２、ＮｉＯ／Ａｌ２Ｏ３、ＮｉＯ－Ｌａ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３和ＮｉＯ－Ｂｉ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３催化剂上的乙炔与甲酸甲酯加氢酯化合成丙烯酸甲酯进行了研究。镍基催化剂对乙炔的加氢酯化合成丙烯酸甲酯具有很好的活性。用浸透法制备的Ｍｏ／ＳｉＯ２催化剂的活性和丙烯酸甲酯的选择性均比离子交换法差。ＮｉＯ／Ａｌ２Ｏ３催化剂用Ｌａ或Ｂｉ改性后,其催化活性大大提高。ＸＰＳ、ＸＲＤ和ＴＰＲ结果表明,当催化剂用Ｌａ或Ｂｉ改性后,ＮｉＯ的晶粒明显减小,催化剂表面的Ｎｉ／Ａｌ原子比增大,催化剂的第二个还原峰温大大降低。     

甲烷部分氧化制合成气Pt-Ni/Al~2O~3催化剂的研究

研究了Ni/Al~2O~3,Pt/Al~2O~3和一系列Pt-Ni/Al~2O~3催化剂对甲烷部分氧化制合成气的催化作用,发现Pt-Ni/Al~2O~3催化剂显示了比Ni/Al~2O~3和Pt/Al~2O~3更高的活性和稳定性。H~2-TPR,CO-TPD,CO~2-TPD,SEM,XPS和XRD等结果证明:Pt和Ni之间存在较强的相互作用,Pt和部分Ni形成固溶体合金并且Pt在催化剂表面富集。Pt和Ni之间的相互作用提高了催化剂的活性和稳定性,甲烷在Pt-Ni/Al~2O~3上的催化部分氧化具有不同于在Pt/Al~2O~3和Ni/Al~2O~3上的反应性能。     

载体γ-Al2O3和钐对非晶态NiB合金热稳定性的影响

用化学还原法制备了NiB、NiB/Al2O3和NiBSm/Al2O3三种催化剂，它们都呈非晶结构.用等离子耦合发射光谱仪(ICP)对催化剂组分进行了分析，采用差示扫描量热法（DSC）对三种催化剂进行了热稳定性分析.结果表明，载体的引入使非晶态NiB合金的体相组成中B的含量降低.将非晶态NiB合金负载到γ-Al2O3上,可以明显改善非晶态合金的热稳定性，少量Sm可以进一步提高晶化温度.晶化激活能数据亦表明了载体和Sm对非晶结构具有良好的稳定作用.载体和Sm可能通过不同的作用提高了非晶态合金的热稳定性.     

添加碱金属对甲烷与空气制合成气的催化剂性能的影响

考察了添加在镍基催化剂中的碱金属助剂 ,对甲烷与空气制合成气的催化反应性能的影响 ;并用 TPO、TPR、CO2 程序升温脱附 (TPD)、XPS及 CO脉冲色谱技术 ,对催化剂进行了表征 .实验表明 ,碱金属助剂对降低催化剂结炭有一定的作用 ,催化剂的抗积炭性能为 Ni- K2 O/Ca O- Al2 O3>Ni- L i2 O/Ca O- Al2 O3>Ni- Na2 O/Ca O-Al2 O3>Ni/Ca O- Al2 O3.在实验中发现 ,碱金属的添加 ,可使催化剂的 Ni比表面积变小、吸附 CO2 的能力增强 ,且结合能可发生不同程度的改变 .从而解释了碱土金属助剂对催化剂活性和抗积炭性的影响 .实验显示 ,Ni-L i2 O/Ca O- Al2 O3具有较好的活性和抗积炭性能     

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．     

Ethanol steam reforming over Ni-Cu/Al2O3-MyOz （M = Si, La, Mg, and Zn） catalysts

Ni-based catalysts doped with copper additives were studied on their role in ethanol steam reforming reaction.The effects of Ca content,support species involving Al2O3-SiO2,Al2O3-MgO,Al2O3-ZnO,and Al2O3-La2O3,on the catalytic performance were studied.Characterizations by TPR,XRD,NH3-TPD,XPS,and TGA indicated that catalysts 30Ni5Cu/Al2O3-MgO and 30NiSCu/Al2O3-ZnO have much higher H2 selectivity than 30NiSCu/Al2O3-SiO2,as well as good coke resistance.H2 selectivity for 30Ni5Cu/Al2O3-MgO catalyst was 73.3% at 450℃ and increased to 94.0% at 600 ℃,whereas for 30NiSCu/Al2O3-ZnO catalyst,the H2 selectivity was 63.6% at 450 ℃ and 95.2% at 600 ℃.These Al2O3-MgO and Al2O3-ZnO supported Ni-Cu bimetallic catalysts may have important applications in the production of hydrogen by ethanol steam reforming reactions.     

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.     

Growth and electronic structure of Sm on thin Al2O3/Ni3Al(111) films

The growth and electronic structure of vapor-deposited Sm on a well-ordered Al(2)O(3)/Ni(3)Al(111) ultrathin film under ultrahigh vacuum conditions at room temperature have been studied comprehensively using synchrotron radiation photoemission spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, work function measurements, scanning tunneling microscopy, and low-energy electron diffraction. Our results indicate that at room temperature Sm grows in a layer-by-layer fashion up to at least 1 ML, followed by three-dimensional growth. The interaction of Sm with Al(2)O(3) thin films leads to an initial oxidation of Sm, accompanied by a parallel reduction of the Al(2)O(3) substrate. Both the oxidation states of Sm(2+) and Sm(3+) are found at low coverage (<1 ML). The concentration of Sm(2+) saturates below 0.4 ML, while that of Sm(3+) keeps increasing until the metallic state of Sm appears at high coverages.