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．     

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     

Ni/Al2O3催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应CO2主要来源

负载型金属催化上甲烷催化部分氧化剂合成反应机理存在着燃烧－重整机理和直接氧化之争,如果反应按燃烧－重整机理进行,则ＣＯ２则是反应的一次产物而ＣＯ２是二次产物;如果反应按直接氧化机理进行,则ＣＯ是一次产物。本文采用同位素瞬变技术,对Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３催化上甲烷部分氧化制合成气反应中ＣＯ２的来源进行了研究,结果表明ＣＯ２同ＣＯ－样,主要来源于催化剂表面ＮｉＯ与甲烷分解生成的ＮｉｘＣ的反应,这就有力地证明     

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     

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反应中催化剂积炭的研究(英文)

Ｎｉ／Ａｌ_２Ｏ_３催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应是在固定床流动反应装置上进行的。考察了催化剂的床层温度、反应压力、空速和原料气配比对催化剂积炭产生的影响。实验结果表明,积炭速率随催化剂床层温度的升高而降低,当温度低于７０℃时,积炭速率骤增：积炭总是发生在催化剂床层的下段;若空速超过３．０×１０~５ｈ~（－１）,积炭速率随空速增加而明显降低。从ＦＴＩＲ实验结果可知,吸附在Ｎｉ／Ａｌ_２Ｏ_３催化剂表面上的ＣＯ,一部分歧化生成了ＣＯ_２和Ｃ。综上所述,催化剂表面积炭主要来源于以下两个反应： ２ＣＯ→Ｃ＋ＣＯ_２,ＣＯ＋Ｈ_２　＝ Ｃ＋Ｈ_２Ｏ     

Ni系列催化剂上甲烷直接氧化制合成气

采用固定床流动反应装置，考察负载型Ｎｉ系列催化剂在甲烷直接氧化制合成气反应上的催化活性．空速为５．０×１０５ｈ－１，ＣＨ４／Ｏ２＝２条件下，不同Ｎｉ含量的催化剂中，１５％Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３活性较好．利用ＴＰＤ和ＸＲＤ技术将催化剂引发温度与催化剂组成进行关联，并在７００℃下考察空速对催化性能的影响．随着空速的增加，ＣＨ４的转化率增加，７．０×１０５ｈ－１时达到最大，与此同时，ＣＯ的选择性一直增加．实验结果说明在非平衡体系中，ＣＯ和Ｈ２是由ＣＨ４直接转化而来，ＣＯ２是ＣＯ深度氧化的产物，在此基础上对催化剂过程的机理作了初步的探讨．     

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．     

Ni／Al2O3催化剂上甲烷部分氧化制合成气

研究了Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３催化剂对甲烷部分氧化制合成气的反应性能．结果表明，催化剂在其活性组份Ｎｉ为１０％时反应性能最好．条件实验表明，在６００～９００℃范围内，甲烷转化率和ＣＯ、Ｈ２的选择性随温度升高而增加；转化率和选择性在甲烷空速≤１．５×１０５ｈ－１时基本不变，空速＞１．５×１０５ｈ－１时，转化率和选择性有所下降．随着压力的增加（０．０５～０．４０ＭＰａ），转化率和选择性下降．ＳＥＭ和化学分析结果证明在反应过程中，Ｎｉ组份存在烧结和流失现象．     

Ni/Al_2O_3催化剂上CH_4部分氧化制合成气机理的IR研究(英文)

在２．９％（ｗｔ）Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３催化剂上用ｉｎｓｉｔｕＦＴＩＲ研究了ＣＨ４部分氧化制合成气的反应机理。结果表明，催化剂表面的活性碳物种与化学吸附的Ｏ原子反应生成ＣＯ；ＣＨ４／Ｏ２（２：ｌ）混合气在催化剂表面吸附的ＩＲ谱图表明只有Ｈ２Ｏ和ＣＯ２存在，说明ＣＨ４和ＣＯ２的重整反应没有发生。因此，我们认为ＣＯ和Ｈ２是一级产物。     

甲烷催化部分氧化制合成气的反应机理

借助脉冲反应、质谱-程序升温表面反应（MS-TPSR）等技术研究了Ni／α-Al2O3催化剂上甲烷催化部分氧化制合成气（POM）的反应机理．结果表明,NiO上CH4不能解离产生H2只有当NiO被CH4还原为Ni0后,CH4才能解高产生H2,Ni0是CH4活化和POM反应的活性相;POM反应机理遵循直接氧化机理,CH4和O2均在Ni0上活化,活化过程形成的Ni…C和Niδ…Oδ物种是反应历程中的关键物种,Niδ …Oδ物种高选择性地与CH4解离产生的碳物种Ni…C反应生成CO．     

Ni-Cu-Al2O3催化剂的活性相及作用机理

对新鲜和７００℃反应过的Ｎｉ－Ａｌ和Ｎｉ－Ｃｕ－Ａｌ催化剂的ＸＲＤ、ＸＰＳ表征结果表明，新鲜ＮｉＯ－Ａｌ２Ｏ３催化剂体相中的ＮｉＯ，ＮｉＡｌ２Ｏ４经７００℃反应后转变成金属Ｎｉ，同时表面的镍物种由单一的ＮｉＡｌ２Ｏ４变为ＮｉＡｌ２Ｏ４，ＮｉＯ和金属Ｎｉ的混合物，经反应后ＮｉＯ－ＣｕＯ－Ａｌ２Ｏ３催化剂体相和表相中的ＮｉＡｌ２Ｏ４，ＣｕＡｌ２Ｏ４均转变成为Ｎｉ－Ｃｕ合金，这是此催化剂对甲烷部分氧化反     

焙烧温度对NiO/δ-Al2O3催化剂性能的影响

应用ＸＲＤ,ＴＰＲ,Ｈ２－ＴＰＤ技术研究焙烧温度对ＮｉＯ／δ－Ａｌ２Ｏ３催化剂性能的影响。结果表明,随着焙烧温度的增高,ＮｉＯ与载体Ａｌ２Ｏ３之间相互作用逐渐增强,直至最后生成ＮｉＡｌ２Ｏ４尖晶石。同时表明,随着焙烧温度的提高,催化剂的还原温度明显增高。另外,ＴＰＲ结果还表明ＮｉＡｌ２Ｏ４仅仅是与载体发生强相互作用的那部分ＮｉＯ进一步进入Ａｌ２Ｏ３晶格的结果,而游离态的ＮｉＯ不参与形成ＮｉＡｌ２Ｏ     

Ni整体型催化剂大空速甲烷自热氧化制合成气

随着石油资源的逐渐减少,天然气将是未来基本化学品的主要碳源.因此,天然气的开发利用已日益受到世界范围的广泛重视.当前,天然气的化工利用主要是用于生产合成气,再由合成气制取大量化学品,如合成氨、甲醇和烃类等.目前,工业上生产合成气主要采用水蒸气催化重整工艺.     

CeO2、CaO助剂对甲烷部分氧化制合成气Ni/MgOAl2O3催化剂结构和性能的影响

采用BET、H2 TPR、XRD、TEM和活性评价等表征手段，考察了CeO2、CaO助剂对Ni/MgOAl2O3催化剂物化性质和甲烷部分氧化制合成气反应性能的影响。实验结果表明，单独加入CeO2或CaO助剂可以改善Ni/ MgOAl2O3催化剂中镍物种的还原性能，以CaO尤为明显；CaO作为结构助剂可以降低还原态催化剂中的镍晶粒尺寸，使改性的催化剂具有较好的活性，而CeO2对催化剂的活性未产生显著影响。当CeO2与CaO两种助剂同时对Ni/MgOAl2O3进行改性时，虽然催化剂中镍物种的还原性能没有发生明显变化，但仍具有很好的反应性能，这与CeO2与CaO能够形成CaO-CeO2固溶体有关。CaO-CeO2固溶体不仅与镍物种间存在相互作用，提高了镍物种的分散度、减小了镍晶粒尺寸，还可以提高催化剂的储氧能力和晶格氧的流动性，从而有利于改善其甲烷部分氧化反应性能。     

Yttria promoted metallic nickel catalysts for the partial oxidation of methane to synthesis gas

A metallic Ni catalyst was prepared with nickel sponge, followed by acid treatment. It was further promoted with yttria by an impregnation method. The catalysts were characterized by SEM, BET, XRD, TPR, XPS, etc., and studied in the partial oxidation of methane to syngas. The characterization results showed that the yttria promoted metallic Ni catalysts had high specific surface area and more NiO. The reaction results showed that the yttria promoter increased the CH4 conversion and the selectivity for H2 and CO.     

Mechanistic study of partial oxidation of methane to syngas using in situ time-resolved FTIR and microprobe Raman spectroscopies

In situ time-resolved Fourier transform infrared (FTIR) and microprobe Raman spectroscopies were used to characterize the reaction mechanisms of the partial oxidation of methane to syngas over SiO(2)- and gamma-Al(2)O(3)-supported rhodium and ruthenium catalysts. The interaction of both pure methane and a methane/oxygen mixture at a stoichiometric feed ratio with an oxygen-rich catalyst surface led to the formation of CO2 and H(2)O as the primary products. For the H(2)-pretreated samples, the reaction mechanisms with the catalysts differ. Only Rh/SiO(2) is capable of catalyzing the direct oxidation of methane to syngas, while syngas formation over Rh/gamma-Al(2)O(3), Ru/SiO(2), and Ru/gamma-Al(2)O(3) can be achieved mainly via a combustion-reforming scheme. The significant difference in the mechanisms for partial oxidation of methane to syngas over the catalysts can be correlated to the differences in the concentration of oxygen species (O(2-)) on the catalyst surface during the reaction, mainly due to the difference in the nature of the metals and supports.     

Partial oxidation of methane to syngas catalyzed by a nickel nanowire catalyst

A nickel nanowire catalyst was prepared by a hard template method,and characterized by transmission electron microscopy (TEM),N2 physical adsorption,X-ray photoelectron spectrometry (XPS),X-ray diffraction (XRD) and H2 temperature-programmed reduction (H2-TPR).The catalytic properties of the nanowire catalyst in the partial oxidation of methane to syngas were compared with a metallic Ni catalyst which was prepared with nickel sponge.The characterization results showed that the nickel nanowire catalyst had high specific surface area and there was more NiO phase in the nickel nanowire catalyst than in the metallic Ni catalyst.The reaction results showed that the nickel nanowire catalyst had high CH4 conversion and selectivities for H2 and CO under low space velocity.     

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基催化剂上的乙烷部分氧化制合成气

There is abundant supply of light alkanes and relatively few routes of converting them to more valuable products. Although CH4 predominates in natural gas, it also contains C2H6, C3H8 and C4H10 (from 5 % to 30% ), and with C2H6 as the most abundant secondary component[1]. Partial oxidation of methane to syngas (CH4 +0.5O2 →CO + 2H2) over nickel-based catalysts has received intensive attention[2]and much research has been devoted to conversion of ethane to ethylene[3]. Ethylene has been shown to be formed from ethane by thermal dehydrogenation (C2H6 →C2H4 + H2) and oxidative dehydrogenation (C2H6 + 0. 5O2 →C2H4 + H2O). These processes are operated under severely fuel-rich conditions. The carbon-deposition and consequent deactivation of the catalysts are major problems, which leads to poor conversion of the above mentioned reactions. As an alternative strategy for the elaboration of ethane, little work on the partial oxidation of ethane (POE) to syngas over nickel-based catalysts has been reported. Provided it could be produced from C2H6with high selectivity and high conversion over nickel-based catalysts, syngas could be directly obtained from natural gas including CH4 and C2H6 with high selectivity and conversion. This may lead to better utilization of the light fractions from natural gas and refineries. In the present paper, POE to syngas over nickel-based catalysts was investigated.