CeO2和Pd在Ni/γ-Al2O3催化剂中的助剂作用

采用脉冲微反技术研究了添加n型半导体氧化物CeO2及贵金属Pd对Ni/γ-Al2O3催化剂上CH4积炭/CO2消炭反应性能的影响,并运用BET、TPR、CO2-TPSR及氢吸附等技术对催化剂进行了表征.结果表明,n型半导体氧化物CeO2的添加可以降低Ni/γ-Al2O3催化剂上CH4裂解积炭活性,提高CO2消炭活性,添加少量贵金属Pd可以进一步改变载体Al2O3、助剂CeO2和活性组分Ni之间的相互作用,从而改善Ni/γ-Al2O3催化剂的抗积炭性能.通过Ni-Ce-Pd/γ-Al2O3催化剂上CH4积炭/CO2消炭模型对上述作用机制作出了新的解释.     

Ni基催化剂上CH4、C2H6和C2H4的裂解积炭性能

采用脉冲微反技术研究了添加半导体氧化物对Ni基催化剂上CH4、C2H6和C2H4的裂解积炭反应特性的影响。结果表明,n型半导体CeO2的添加降低了CH4和C2H6的积炭活性,而p型半导体Co3O4的添加则加速CH4和C2H6的裂解积炭;而对于与CH4和C2H6活化机制不同的C2H4分子的活化,上述影响机制正好相反,n型半导体CeO2的添加促进C2H4的裂解积炭反应,而p型半导体Co3O4的添加则抑制C2H4的裂解积炭反应。XPS分析表明,活性金属Ni与半导体氧化物之间存在的金属 半导体相互作用是这种影响机制的主要因素。     

CH4,CO2和O2制合成气反应中载体对催化剂抗积炭性能的影响

在CH4,CO2 和O2 催化氧化制合成气反应中 ,积炭是催化剂活性减弱的一个重要因素 .通过向Ni/Al2 O3 添加各种氧化物后 ,催化剂的抗积炭性能得到了提高 .实验结果表明 ,催化剂的抗积炭顺序为 :Ni/CaO Al2 O3 >Ni/MgO Al2 O3 >Ni/TiO2 Al2 O3>Ni/CeO2 Al2 O3 >Ni/La2 O3 Al2 O3 >Ni/Y2 O3 Al2 O3 >Ni/Fe2 O3 Al2 O3 >Ni/Al2 O3 ,并通过CO2 TPD ,O2 TPD ,XPS等方法对催化剂进行表征 ,讨论了抗积炭顺序与催化剂性能的关系 .     

Ni/CeO2-Al2O3催化剂上CH4-CO2转化积炭性能的研究

采用脉冲微量反应技术研究了添加n型半导体氧化物CeO₂对Ni基催化剂上CH₄积炭/CO₂消炭性能的影响,用TPR,XPS和氢吸附技术对催化剂进行了表征.结果表明,活性金属原子Ni与半导体氧化物CeO₂之间存在金属-半导体相互作用(MScI),CeO₂的添加提高了活性原子Ni⁰的d电子密度,在一定程度上抑制了CH₄分子中C-Hσ电子向d轨道的迁移,降低了CH₄裂解积炭活性;可加强Ni⁰原子d轨道向CO₂空反键π轨道的电子迁移,促进CO₂分子的活化,提高CO₂的消炭活性,使Ni/CeO₂-Al₂O₃催化剂具有较强的抗积炭性能.     

CeO2和Co3O4助剂对镍基催化剂上CH4积碳和CO2消碳性能的影响

采用脉冲微反技术研究了添加CeO2和Co3O4助剂对镍基催化剂上CH4积碳和CO2消碳性能的影响,并用BET,TGA,XPS及CO2-TPSR等技术对催化剂进行了表征. 结果表明,添加CeO2可以提高活性原子Ni0中d电子的密度; Ni0原子中d电子密度的增加在一定程度上抑制了CH4分子中C-H键σ电子向d轨道的迁移,降低了CH4裂解积碳性能; 同时加强了Ni0原子d轨道向CO2空反键π轨道的电子迁移,促进了CO2分子的活化,提高了CO2的消碳活性. 助剂Co3O4的添加则促进CH4的裂解积碳,抑制了CO2的消碳.分析表明,活性金属与半导体助剂之间存在的金属-半导体相互作用是影响这种机制的主要因素.     

CeO2和Co3O4助剂对镍基催化剂是CH4积碳和CO2消碳性能的影响

采用脉冲微反技术研究了添加CeO2和Co3O4助剂对镍基催化剂上CH4积碳和CO2消碳性能的影响，并用BET，TGA，XPS及CO2－TPSR等技术对催化剂进行了表征。结果表明，添加CeO2可以提高活性原子Ni^0中d电子的密度；Ni^0原子中d电子密度的增加在一定程度上凶制了CH4分子中C－H键σ电子向d轨道的迁移，降低了CH4裂解积碳性能；同时加强了Ni^0原子d轨道向CO2空反馈π轨道的电子迁移，促进了CO2分子的活化，提高了CO2的消碳活性。助剂Co3O4的添加则促进CH4的裂解积碳，抑制了CO2的消碳。分析表明，活性金属与半导体助剂之间存在的金属－半导体要互作用是影响这种机制的主要因素。     

抗积炭CH4/CO2重整用Ni/Al2O3催化剂

抗积炭CH4/CO2重整用Ni/Al2O3催化剂     

助剂对CH4,CO2和O2制合成气反应催化剂性能的影响

考察了NiCaO-Al2O3催化剂中添加碱金属、碱土金属、稀土金属氧化物、CuO助剂及CaO含量对催化剂性能的影响。结果表明,10Ni-2K-2Cu15CaO-Al2O3催化剂对CH4、CO2和O2制合成气反应具有较高的催化活性、选择性和较好的抗积炭性能。通过TPR、CO-TPD、XPS和XRD对催化剂进行表征,发现K2O、CuO和CaO的添加削弱了活性组分Ni与载体Al2O3间的相互作用,增加Ni的电子密度,加速了CO与H2的脱附,从而抑制了CH4深度裂解积炭和CO歧化积炭。此外,这些助剂的添加也提高了Ni的分散度,增强了催化剂的抗积炭能力。     

碱土金属对甲烷与空气制合成气Ni/CaO-Al_2O_3催化剂性能的影响

考察了添加在镍基催化剂中的碱土金属助剂对甲烷与空气制合成气的催化反应性能的影响。并对催化剂用TPO、TPR、CO2 TPD、XPS及CO脉冲色谱对催化剂进行了表征。实验表明 ,碱土金属助剂对降低催化剂结炭有一定的作用 ,催化剂抗积炭顺序为Ni BaO CaO Al2 O3>Ni SrO CaO Al2 O3>Ni MgO CaO Al2 O3>Ni CaO Al2 O3。而且 ,添加了碱土金属催化剂的Ni晶粒减小、结合能负位移和催化剂吸附CO2 的能力变化顺序都与积炭量减少顺序一致。其中尤以Ni BaO CaO Al2 O3 催化剂既有较高的活性 ,又能抑制结炭     

碱性助剂的添加对Ni/CaO-Al2O3催化剂性能的影响

在CH4、 CO2和O2制合成气的反应中, 通过在Ni/CaO-Al2O3催化剂中添加碱性助剂K2O、 MgO和La2O3, 使催化剂的性能得到了改善. 实验结果表明, MgO和La2O3助剂的添加, 有利于提高催化剂的活性;添加K2O, 却相反. 测得催化剂上积炭量的顺序为: Ni-La2O3/CaO-Al2O3相似文献   

Pd/γ-Al2O3三效催化剂中CeO2-ZrO2-La2O3的作用

用浸渍法制备了CeO2-ZrO2-La2O3复合氧化物,用XRD,TG-DTA,拉曼光谱、H2-TPR和BET表面积测定等方法对合成的样品进行了表征,研究了在单钯Pd/γ-Al2O3催化剂中添加CeO2-ZrO2-La2O3对催化剂活性和热稳定性的影响.结果表明,在Pd/γ-Al2O3中加入三元复合氧化物有利于提高三效催化剂的热稳定性,有利于阻止γ-Al2O3在高温时的相变以稳定Al2O3结构,防止在高温条件下催化剂表面积的损失.在Pd的负载量为1 g*L-1条件下,测定了Pd/CeO2-ZrO2-La2O3/γ-Al2O3/蜂窝陶瓷催化剂对CO,C3H6和NO净化的三效活性,研究了催化剂的结构和三效催化活性之间的关系.结果表明,CeO2-ZrO2-La2O3的存在能明显提高Pd基催化剂对CO,C3H6和NO的三效净化活性,扩大催化剂的操作窗口,提高在富氧条件下对NOx的还原性能.     

焙烧温度对CeO2改性Pd/Al2O3甲醇分解催化剂性能的影响

考察了焙烧温度对Pd/Al2O3和CeO2改性Pd/Al2O3甲醇分解催化剂反应性能的影响.在300℃～700℃范围内焙烧,Pd/Al2O3和Pd/CeO2/Al2O3催化剂的活性都呈现出先升高后降低的趋势.XRD结果表明高温焙烧时活性组分Pd在γ-Al2O3载体表面发生聚集是Pd/Al2O3催化剂活性降低的原因,而XPS结果却表明,Pd在CeO2改性γ-Al2O3载体表面的浓度与Pd/CeO2/Al2O3催化剂的活性变化并非呈现一致关系,TPR表明活性组分Pd和助剂CeO2在γ-Al2O3上产生了一定的相互作用.从而认为Pd的分散度以及Pd和CeO2之间的相互作用共同决定催化剂的甲醇分解性能.     

Pt,Ru和Pd助剂对F-T合成中Co/γ-Al2O3催化剂性能的影响

 采用浸渍法制备了添加贵金属Pt,Ru和Pd助剂的Co/γ-Al2O3催化剂,并考察了它们在F-T合成反应中的催化性能. 结果表明,添加贵金属助剂可以显著提高Co/γ-Al2O3催化剂的催化活性. XRD和TPR表征结果表明,贵金属助剂不但可以使催化剂的金属分散度增加,而且可以通过氢溢流促进催化剂表面活性相的Co3O4以及与载体Al2O3有相互作用的非活性相钴氧化物物种的还原,从而改善催化剂的还原性能. TPSR结果进一步表明,添加贵金属助剂后催化剂对CO的吸附解离能力增强,从而使吸附态CO的加氢活性提高.     

CeO2改性的Pd/Al2O3催化剂在加氢脱硫反应中的抗硫性能

采用浸渍法制备CeO2改性的Pd/Al2O3催化剂,以噻吩加氢脱硫为探针反应,考察了Pd/Al2O3 和Pd-CeO2/Al2O3催化剂的活性和抗硫性能,并运用CO吸附、FT-IR、TG等分析测试技术研究表征了催化剂性质. 结果表明,Pd-CeO2/Al2O3催化剂比Pd /Al2O3催化剂具有较低的硫化度. 在连续反应中,Pd-CeO2/Al2O3催化剂的抗硫失活能力较强. CeO2的加入导致了Pd-S键能的减弱,在Pd-CeO2/Al2O3催化剂上H2S主要吸附在CeO2上而不是Pd原子上. Pd-CeO2/Al2O3抗硫能力的提高是由于Pd-Ce结合导致Pd缺电子状态,减少了Pd的硫化失活而引起. CeO2对H2S的竞争吸附造成与CeO2结合作用的Pd处于较低的H2S分压,减少了Pd失活的几率.     

La2O3对沼气重整制氢催化剂Ni/γ-Al2O3的影响

用浸渍法制备了不同La2O3含量的Ni/La2O3/γ-Al2O3催化剂,用CH4/CO2体积比为1的混合气体模拟沼气,考察了La2O3对沼气重整制氢催化剂Ni/γ-Al2O3的结构及催化性能的影响.运用XRD、H2-TPR、BET及TEM等手段对催化剂进行了表征.结果表明,La2O3对催化剂Ni/γ-Al2O3的影响主要取决于其含量.载体中La2O3的添加增强了Ni与Al2O3之间的相互作用.添加适量的La2O3能使催化剂具有更好的可还原性,并能增加金属Ni的分散性,抑制反应过程中Ni的烧结,提高载体对CO2的吸附能力,从而改善了催化剂的抗积炭性,使催化剂具有较好的活性及稳定性.反之,过量La2O3的掺杂会使催化剂的抗积炭性及活性下降.当La2O3含量为6%(ω)时,催化剂中Ni晶粒具有较好的分散性、还原性及抗积炭性,从而使催化剂具有更好的活性及稳定性.     

天然气-二氧化碳-水蒸气-氧转化制合成气的研究: 稀土助剂的作用

 研究了稀土氧化物（CeO2和La2O3）改性的镍基催化剂中助剂的\r\n作用，并考察了催化剂对天然气－二氧化碳－水蒸气－氧转化制合成气\r\n反应的活性．结果表明，La2O3改性的镍基催化剂具有较高的CH4转化率\r\n和H2选择性；经CeO2改性的镍基催化剂具有较高的CO选择性．量子化学\r\n计算和XRD研究结果表明，La2O3助剂的加入，可使还原后催化剂表面N\r\ni（111）晶面衍射峰的强度减小，较好地符合吸附活化CH4分子的“尺\r\n寸效应”和能量要求．添加CeO2助剂的催化剂，其Ni（111）晶面衍射\r\n峰强度较大，而Ni（110）晶面含量最小，不利于CH4的离解．同时，助\r\n剂RE2O3（尤其是CeO2）和MgO提高了Ni的d电子密度，因而一定程度上\r\n加强了Nid电子向CO2空反键π轨道的迁移，促进CO2分子的活化，提高\r\n其消碳活性．     

La2O3对沼气重整制氢催化剂Ni/γ-Al2O3的影响

用浸渍法制备了不同La2O3含量的Ni/La2O3/γ-Al2O3催化剂, 用CH4/CO2体积比为1的混合气体模拟沼气, 考察了La2O3对沼气重整制氢催化剂Ni/γ-Al2O3的结构及催化性能的影响. 运用XRD、H2-TPR、BET及TEM等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, La2O3对催化剂Ni/γ-Al2O3的影响主要取决于其含量. 载体中La2O3的添加增强了Ni与Al2O3之间的相互作用. 添加适量的La2O3能使催化剂具有更好的可还原性, 并能增加金属Ni的分散性, 抑制反应过程中Ni的烧结, 提高载体对CO2的吸附能力, 从而改善了催化剂的抗积炭性, 使催化剂具有较好的活性及稳定性. 反之, 过量La2O3的掺杂会使催化剂的抗积炭性及活性下降. 当La2O3含量为6%(w)时, 催化剂中Ni晶粒具有较好的分散性、还原性及抗积炭性, 从而使催化剂具有更好的活性及稳定性.     

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     

Al2O3负载镍基催化剂上CO2氢甲烷化研究

通过对Ni/Al2O3及添加CeO2的Ni/Al2O3催化剂上CO2氢甲烷化反应的研究发现，在反应过程中，该体系的催化剂上并不产生CO，添ＣeO2后能显著提高甲烷产率，原位漫反射红外光谱研究发现，甲烷可通过表面ＣＯ２^-物种加氢或表面甲酸盐加氢两种途径产生，且第二种途径更有效，添加 CeO2可通过在较低温度时形成较多的表面甲酸盐来提高ＣＯ２的甲烷化活性。     

Ni与Al2O3相互作用对Ni/Al2O3催化甲烷部分氧化制合成气抗积炭性能的影响

Ni/Al2O3是甲烷部分氧化制合成气反应常用的催化剂. 与Rh,Ru,Pt和Ir等贵金属负载型催化剂相比,其活性及选择性与Rh催化剂相近,且成本低,强度高,易于制备,是最具潜在应用前景的催化剂. 但是,在高温反应条件下,其活性组分Ni易烧结和流失,且催化剂表面易积炭而失活[1～3]. 此外,Ni与载体Al2O3在高温下相互作用生成难还原的NiAl2O4尖晶石,导致活性组分减少,造成催化剂活性下降. 人们通常都只注意到NiAl2O4的惰性,为了避免NiAl2O4晶相的生成,在消弱Ni与Al2O3之间的相互作用,提高催化剂的活性和稳定性等方面做了大量研究[4～7],但有关Ni与Al2O3之间的相互作用对稳定金属Ni的作用方面的报道却较少. Al-Ubaid等[8]发现Ni负载在NiAl2O4上显示出比其它载体更好的稳定性. Pena等[9]发现,NiAl2O4在乙炔加氢反应中有抑制积炭的作用. 范文浩等[10]在甲烷-二氧化碳重整制合成气催化剂的研究中,发现NiAl2O4的形成使催化剂的抗积炭性能大为改善,增强Ni-Al2O3相互作用,能有效地抑制碳丝生长. 本文在固定床流动反应装置上考察了Ni/Al2O3在甲烷部分氧化制合成气过程中的催化性能,并用XRD,XPS和TPR等手段考察了Ni负载量、焙烧温度和还原条件等对催化剂中Ni与Al2O3之间的相互作用及其对抗积炭性能的影响.