镍基重整催化剂的抗积炭性能研究

通过对不同镍基催化剂的积炭性能考察,得出抗积炭能力大小为Ni-0.75La-BaTiO3O3＞Ni-BaTiO3＞Ni/γ-Al2O3.研究了K和Mn作助剂对镍基重整催化剂的积炭和寿命影响.表明K和Mn的添加有利于催化剂的抗积炭和延长了催化剂的使用寿命.稀土La以不同的方式加入到催化剂中,都能使积炭量减小,催化剂使用寿命延长.其中以Ni-La-BaTiO3积炭量最少,使用寿命最长.     

等离子体处理制备对甲烷重整Ni基催化剂抗积炭性能的改进

对于甲烷重整反应,Ni基催化剂具有与贵金属催化剂相当的活性,但其易于积炭失活.本文总结了辉光放电等离子体处理制备CO2甲烷重整Ni催化剂以提高催化剂抗积炭性能的研究进展.比较表明,辉光放电等离子体处理制备的Ni催化剂,Ni颗粒较小,分散性更好,密集平面增加,且Ni活性组分与载体相互作用加强.这些变化导致Ni催化剂抗积炭性能改善.     

LaNiAl11O19催化剂上甲烷与二氧化碳重整反应的研究

目前用于甲烷与二氧化碳重整反应研究的催化剂主要是负载镍及贵金属的催化剂，在较高的反应温度下，这类催化剂的载体和金属容易烧结，而且相互之间容易发生因相反应，从而导致催化剂失活[1.2]．因此，我们从高温稳定的载体材料人手，选择具有六铝酸盐结构的复合氧化物作为催化剂的基质材料，将镍离子镶嵌在复合氧化物特定的晶格位置上，一方面可提高镍离子的分散度和抗烧结能力，另一方面可以通过离子调变，改变催化剂表面酸碱性，提高催化剂抗积炭性能．实验结果表明，LaNiAl11O19不仅具有较高的甲烷与二氧化碳重整反应活性，而且镍离子…     

载体对负载钴催化剂CH_4/CO_2重整反应的影响

采用固定床微反应器、利用 XRD及 TPR技术研究了载体对负载于 γ- Al2 O3、Si O2 和HZSM- 5分子筛上的 Co催化剂的 CH4/ CO2 重整制合成气反应性能的影响 .结果表明 ,金属与载体之间的相互作用是影响催化剂活性和稳定性的重要因素 .HZSM- 5是一种优良载体 ,但硅铝比较低易积炭 ;Co/ Si O2 及低负载量的 Co/ Al2 O3催化剂活性较低易失活 ,其失活原因前者为 Co0 晶粒的烧结 ,后者为 Co0 向 Co Al2 O4的转变 .探讨了金属 -载体相互作用与催化剂性能之间的关系     

水热法制备Ni-Sm/SiC催化剂甲烷二氧化碳重整性能的研究（英文）

通过水热法制备了Ni-Sm/SiC催化剂(Ni的含量固定为9%,钐的含量固定为5%)。采用XRD、BET、ICP、H2-TPR、TG-DTA和TEM等技术对催化剂进行表征。对催化剂在甲烷二氧化碳重整反应中的催化活性、不同镍前驱体的影响、催化剂的积炭行为进行了研究。研究结果表明,水热法制备的Ni-Sm/SiC催化剂有着优异的催化活性、稳定性和抗积炭能力。不同镍前驱体对催化剂的性能没有影响。     

水热法制备Ni-Sm/SiC催化剂甲烷二氧化碳重整性能的研究

通过水热法制备了Ni-Sm/SiC催化剂（Ni的含量固定为9%，钐的含量固定为5%）。采用XRD、BET、ICP、H₂-TPR、TG-DTA和TEM等技术对催化剂进行表征。对催化剂在甲烷二氧化碳重整反应中的催化活性、不同镍前驱体的影响、催化剂的积炭行为进行了研究。研究结果表明，水热法制备的Ni-Sm/SiC催化剂有着优异的催化活性、稳定性和抗积炭能力。不同镍前驱体对催化剂的性能没有影响。     

SiO_2和Al_2O_3负载的Ni基催化剂在甲烷干重整中的催化性能差异（英文）

CH4与CO_2干重整反应对于环境保护和天然气资源的合理利用具有重要意义。SiO_2和Al_2O_3是适用于甲烷干重整反应的两种典型的催化剂载体。为了阐明这两种载体对催化剂性能的影响,本研究采用等体积浸渍法制备了Ni/Al_2O_3和Ni/SiO_2催化剂,并利用BET、TEM、H2-TPR、XRD、TG和Raman等技术对还原和反应后的催化剂进行了表征。结果表明,由于载体的性质不同,Ni基催化剂在甲烷干重整中的催化性能也不同。Ni/SiO_2催化剂的初始活性较高,但由于其金属-载体相互作用较弱,催化稳定性较差,在800℃下反应15 h其催化活性急剧下降;较弱的金属-载体相互作用使得Ni/SiO_2催化剂上的Ni颗粒较大,有利于积炭前驱物种的生成,导致催化剂快速失活。而对于Ni/Al_2O_3催化剂,金属-载体相互作用较强,Ni颗粒较小,但由于Ni与Al_2O_3生成了NiAlxOy物种,有效活性位减少,其催化活性相对较低,但催化稳定性较好,干重整反应进行50 h其活性保持稳定; Ni与Al_2O_3之间较强的相互作用有利于形成小且稳定的Ni粒子,能减少积炭,因而具有优异的催化稳定性。     

Cu/Ni负载型Beta分子筛催化剂的乙醇水蒸气重整制氢催化性能研究

采用等体积浸渍的方式,在全硅Beta分子筛载体上担载Cu、Ni活性组分,制备出一系列xCuyNi-ABZ多功能乙醇水蒸气重整制氢催化剂。通过XRD、TEM、SEM-EDX以及XPS等多种表征手段,研究催化剂的结构特性、活性组分含量等因素对催化性能的影响,依据反应产物分布,揭示其作用机理。结果表明,以Beta分子筛为载体可促使活性组分以纳米颗粒的形式高度分散于载体表面,并且存在较强的载体-金属作用力。与传统SiO_2为载体催化剂相比,2.5Cu2.5Ni-ABZ催化剂具备良好的乙醇水蒸气重整催化性能,当反应温度为450℃,实现100%的乙醇转化率和67.23%的H_2选择性,且副产物CO(4.14%)、CH_4(5.65%)含量相对较低。这可归因于Cu和Ni活性组分间的高效协同作用,Cu具有良好的乙醇脱氢性能,生成反应中间体乙醛;在反应过程中,乙醛的重整和分解是两个受温度影响的竞争反应,Ni组分利用其较强的C-C键断裂能力,随温度的升高,乙醛重整反应占主导作用,生成目标产物H_2。通过对反应后样品分析表明,2.5Cu2.5Ni-ABZ催化剂具备良好的抗烧结和抗积炭催化性能。     

改性橄榄石对C_7H_8/CO_2催化重整的影响

在固定床反应器中,以甲苯作为生物质气化焦油模型化合物,橄榄石作为甲苯裂解催化剂,结合XRD、SEM、BET、H2-TPR等表征手段,考察了不同重整反应温度、CO_2浓度、橄榄石煅烧温度以及载镍量对甲苯催化重整性能的影响。结果表明,甲苯转化率随着重整反应温度的升高而增加,橄榄石对甲苯具有较高的催化活性,经900℃煅烧后的橄榄石活性最高。相比于橄榄石直接催化裂解甲苯,CO_2的加入能够显著降低催化剂表面的积炭率,当CO_2/C_7H_8物质的量比为4时,橄榄石催化剂表面的积炭率降低至17.0%。橄榄石载镍后,对C_7H_8/CO_2的催化重整性能进一步提高,甲苯转化率最高达到99.4%,但是积炭率也会随之增加。     

柠檬酸络合法制备的Co/CeO_2催化剂上中温乙醇水蒸气重整性能(英文)

采用柠檬酸络合法制备了Co/CeO2及其钙掺杂系列催化剂,并对催化剂进行了低温N2物理吸附、X射线衍射、H2程序升温还原、傅里叶变换红外光谱、高分辨透射电镜表征以及乙醇水蒸气重整催化性能测试.结果表明,所制Co/CeO2催化剂具有良好的乙醇水蒸气重整催化性能,500oC时乙醇能全部转化为C1,氢气产率高达85%以上.Ca掺杂减小了载体CeO2纳米颗粒尺寸,但对还原后Co0尺寸的影响较小.当Ca掺杂量大于5.0%时,催化剂氧化还原性能和乙醇水蒸气重整催化性能下降.较高的还原温度有利于体相Ce4+还原为Ce3+,并且提高了催化活性,认为金属-氧化物边界的增加提高了催化活性.初步稳定性考察结果表明,5%钙掺杂后的催化剂具有更好的抗积炭性能.     

柠檬酸络合法制备的Co/CeO2催化剂上中温乙醇水蒸气重整性能（英文）

采用柠檬酸络合法制备了Co/CeO2及其钙掺杂系列催化剂,并对催化剂进行了低温N2物理吸附、X射线衍射、H2程序升温还原、傅里叶变换红外光谱、高分辨透射电镜表征以及乙醇水蒸气重整催化性能测试.结果表明,所制Co/CeO2催化剂具有良好的乙醇水蒸气重整催化性能,500oC时乙醇能全部转化为C1,氢气产率高达85%以上.Ca掺杂减小了载体CeO2纳米颗粒尺寸,但对还原后Co0尺寸的影响较小.当Ca掺杂量大于5.0%时,催化剂氧化还原性能和乙醇水蒸气重整催化性能下降.较高的还原温度有利于体相Ce4+还原为Ce3+,并且提高了催化活性,认为金属-氧化物边界的增加提高了催化活性.初步稳定性考察结果表明,5%钙掺杂后的催化剂具有更好的抗积炭性能.     

用不同前驱体制备的Co/SiO2催化剂的结构及其CO2/CH4重整反应性能

 分别采用硝酸钴、醋酸钴、硫酸钴和氯化钴为前驱体制备了Co／SiO2催化剂,用XRD,TPR,SEM和H2－TPD等实验技术考察了钴盐前驱体对催化剂结构和二氧化碳重整甲烷反应性能的影响,重点考察了硝酸钴和醋酸钴的作用．结果表明,由醋酸钴制备的Co／SiO2催化剂有最佳的催化活性和稳定性,它在钴物种的存在状态、金属－载体相互作用、钴金属晶粒度及抗烧结、抗积炭能力等方面,均与由硝酸钴制备的Co／SiO2催化剂存在显著的差别．Co／SiO2催化剂的反应活性和稳定性分别与其金属分散度和抗烧结、抗积炭能力密切相关．     

甲烷、二氧化碳重整制合成气催化剂的研究──ⅠNi－Al_2O_3间的相互作用对

用固定床流动反应装置及ＴＰＲ、ＴＰＤ、ＸＲＤ、ＸＰＳ、ＴＥＭ等技术考察了因热处理温度不同而具有不同Ｎｉ－γ－Ａｌ_２Ｏ_３间相互作用的Ｎｉ／γ－Ａｌ_２Ｏ_３催化剂的甲烷、二氧化碳重整活性、还原性能、吸附性能、表面化学形态和抗积炭性能等。结果表明，低温热处理的催化剂具有易于还原、低温活性较高和抗积炭性能差的特性，经高温热处理的催化剂，由于Ｎｉ－γ－Ａｌ_２Ｏ_３间强的相互作用而使催化剂表面几乎全部形成了难以还原的“ＮｉＡｌ_２Ｏ_３”表面尖晶石，这虽然在一定程度上降低了催化剂的低温活性，但却使其抗积炭性能大为改观，尤其在反应温度大于７５０℃时，还可表现出与低温热处理催化剂趋于等同的高活性，实验中还观察到催化剂表面的积炭主要以空心炭丝的形式存在。     

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．     

甲烷三重整制合成气

甲烷三重整是利用CO₂-H₂O-O₂ 同时重整甲烷的过程。该工艺既可以生产H₂/CO 为1.5 —2.0的合成气,又可以缓解甚至消除催化剂的积炭,适合于更廉价地生产用于合成甲醇、二甲醚以及清洁燃料等下游产品的合成气。本文重点评述了近年来国内外甲烷三重整制合成气在热力学、催化剂、反应器、动力学等方面的研究进展,指出甲烷三重整反应在电厂烟气、煤层气、天然气综合利用方面具备良好前景,但要通过该过程实现廉价合成气的生产,仍需研制高活性、抗积炭性能强的催化剂,并对反应器进行改进,以及进行反应机理和反应动力学的深入研究。     

SiO2和Al2O3负载的Ni基催化剂在甲烷干重整中的催化性能差异

CH₄与CO₂干重整反应对于环境保护和天然气资源的合理利用具有重要意义。SiO₂和Al₂O₃是适用于甲烷干重整反应的两种典型的催化剂载体。为了阐明这两种载体对催化剂性能的影响,本研究采用等体积浸渍法制备了Ni/Al₂O₃和Ni/SiO₂催化剂,并利用BET、TEM、H₂-TPR、XRD、TG和Raman等技术对还原和反应后的催化剂进行了表征。结果表明,由于载体的性质不同,Ni基催化剂在甲烷干重整中的催化性能也不同。Ni/SiO₂催化剂的初始活性较高,但由于其金属-载体相互作用较弱,催化稳定性较差,在800℃下反应15h其催化活性急剧下降;较弱的金属-载体相互作用使得Ni/SiO₂催化剂上的Ni颗粒较大,有利于积炭前驱物种的生成,导致催化剂快速失活。而对于Ni/Al₂O₃催化剂,金属-载体相互作用较强,Ni颗粒较小,但由于Ni与Al₂O₃生成了NiAl_xO_y物种,有效活性位减少,其催化活性相对较低,但催化稳定性较好,干重整反应进行50h其活性保持稳定;Ni与Al₂O₃之间较强的相互作用有利于形成小且稳定的Ni粒子,能减少积炭,因而具有优异的催化稳定性。     

Cu-Ni/γ-Al_2O_3双功能催化剂上二甲醚水蒸气重整制氢

用沉积-沉淀法分别制备了Cu/γ-Al2O3、Ni/γ-Al2O3和Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂,并研究了它们在二甲醚水蒸气重整(DMESR)制氢反应中的催化性能.采用比表面积测定(BET)、X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、程序升温氧化(TPO)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段对催化剂的物相结构、微观形貌、还原性能、表面酸性和积炭特性等进行了研究.结果表明:Cu、Ni均为二甲醚水蒸气重整制氢的活性组分,Cu、Ni和γ-Al2O3之间存在着相互作用;镍的加入可以有效地提高铜组分在γ-Al2O3上的表面富集与分散,优化铜组分的分布状态,促进CuO颗粒的细小化,并可增强铜组分和载体之间的相互作用,有效地防止铜晶粒的团聚,从而提高催化剂的活性及稳定性;铜的加入可以改善催化剂中金属镍的分散性,减少镍颗粒的尺寸,降低催化剂对CH4的选择性,提高催化剂的H2产率,并在一定程度上抑制了积炭的形成与沉积.在350℃的温度下,反应进行100h后,Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂仍保持95%的二甲醚转化率,说明该催化剂具有较好的活性和稳定性.     

氮化SBA-16负载镍基催化剂的制备及其对甲烷二氧化碳重整反应的催化性能

通过软模板法合成了SBA-16分子筛,采用高温氨气氮化的方法使有序介孔硅材料中的氧原子部分被氮原子取代,得到氮化的SBA-16载体(SBA-16-N)。采用满孔浸渍法制备了镍基催化剂,并将制得的Ni/SBA-16和Ni/SBA-16-N催化剂用于甲烷二氧化碳重整反应。通过透射电镜、氮气物理吸附、X射线衍射、X射线光电子能谱和二氧化碳程序升温脱附等手段研究了载体和催化剂的结构,并利用热重分析对反应之后回收催化剂进行了表征。结果表明,高温氮化后的分子筛中掺入了氮元素,增加了载体的碱性,改善了载体对反应气体的吸附活化能力,增强了载体与金属之间的相互作用,从而提高了催化剂的活性和抗积炭性能。     

镧助剂对模拟生物沼气重整制备合成气中Ni/SBA-15催化剂结构和性能的影响

以介孔分子筛SBA-15为载体, 采用浸渍法制备了镍质量分数(w)为12.5%, 并且分别添加质量分数(w)为2.5%的镧、铈、镁、钙、锶等助剂的系列Ni基催化剂. 以CH4/CO2体积比为2:1的模拟生物沼气和适量氧气作为原料气, 在常压固定床反应器上评价了催化剂对模拟生物沼气重整制合成气的反应性能. 采用X射线粉末衍射(XRD)、N2吸附/脱附、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)及H2程序升温还原(H2-TPR)等对催化剂的结构进行了表征. 催化活性评价显示, 添加镧助剂的2.5%La/12.5%Ni/SBA-15催化剂比添加铈、镁、钙、锶等助剂的催化剂具有更高的催化活性, 并且具有很好的稳定性. 因此, 文中着重研究了镧助剂对催化剂结构和模拟生物沼气重整制合成气的反应性能的影响. 结果表明, 镧能明显提高Ni/SBA-15催化剂的表面镍含量, 同时还具有很好的抗积炭作用, 在850 ℃的温度下反应820 h没有发现积炭生成, 这些可能是提高催化剂性能和稳定性的重要因素.     

Mo对Ni/ZnO催化乙醇水蒸气重整制氢性能的影响

考察了Mo及温度对Ni/ZnO催化乙醇水蒸气重整制氢的活性、选择性和抗积炭性能的影响。结果表明，773K适量添加Mo能提高Ni/ZnO催化剂的活性和氢气选择性；Ni/ZnO及Ni-Mo/ZnO催化剂的活性随着温度的升高而提高，823K乙醇完全转化；873K时，Mo质量分数为0.83%的Ni-Mo/ZnO催化剂对氢气的选择性最高；添加Mo可以提高Ni/ZnO催化剂的抗积炭能力，从而提高该催化剂的稳定性。程序升温还原（TPR）和X射线衍射（XRD）结果表明，添加Mo有利于Ni氧化物在载体上的分散；减弱氧化态镍物种与载体之间的作用，从而提高了催化剂的活性、选择性和稳定性。