MgO助剂对甲烷部分氧化Ni/Al2O3催化剂结构和性能的影响

采用分步浸渍法制备了MgO改性的Ni/Al2O3催化剂，采用BET、XRD、H2 TPR、TEM和活性评价等研究方法，考察了MgO助剂对Ni/Al2O3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，MgO助剂提高了催化剂镍物种的均一性，抑制了NiAl2O4尖晶石的形成，并且增强了镍物种与载体的相互作用，这与MgO、NiO形成固溶体及与Al2O3形成MgAl2O4有关。同时，适量的MgO助剂可以提高Ni物种在催化剂中分散度，并提高其有效利用率，改性后的催化剂在甲烷部分氧化反应中显示出较好的反应性能。过量的MgO助剂对催化剂的反应性能产生负面影响，MgO的碱性可以促进逆水煤气变换反应，从而导致H2选择性降低和CO选择性提高。     

Ni/CaO-SiO2对流化床反应器中甲烷转化制合成气的催化性能

用浸渍法制备了Ni／SiO2和Ni／CaO—SiO2催化剂．研究了流化床反应器中用CaO改性微球硅胶载体对催化性能的影响，考察了Ni／CaO—SiO2催化剂上甲烷部分氧化与甲烷二氧化碳重整耦合制合成气反应中Ca负载量、反应温度、空速和原料气中的O2／CO2比对活性与选择性以及产物H2／CO比的影响。并用XRD、TEM、H2-TPR和CO2-TPD等测试手段对催化剂进行了表征。结果表明，经过氧化钙改性的微球硅胶能够将“自由态”的镍物种转变为“束缚态”。使镍物种达到高度分散状态。引入10(wt)％Ca助剂所制备的催化剂具有很好的活性和稳定性，因而具有较好的工业应用前景。     

La2O3 和CeO2对CH4-CO2重整Ni/MgO催化剂结构和性能的影响

采用共沉淀方法制备了NiO-MgO、NiO-La2O3-MgO、NiO-CeO2-MgO三种催化剂，用BET、XRD、TPR、XPS、TG及活性评价等方法考察了La2O3、CeO2助剂对NiO-MgO物化性质和CH4-CO2重整反应性能的影响.实验结果表明，三种催化剂中镍物种以镍镁固溶体形式存在.与NiO-MgO相比， NiO-La2O3-MgO、NiO-CeO2-MgO具有较高比表面积，且其镍物种可还原能力有所增强， NiO-CeO2-MgO尤为明显. La2O3、CeO2均在一定程度上改善了NiO-MgO的CH4-CO2重整反应性能，提高了镍晶粒的抗烧结能力.但二者的作用机制有所差异， La2O3和CeO2分别主要作为结构助剂和电子助剂发挥作用.     

Ni掺杂对纳米结构牡丹花状CeO2材料催化特性的影响（英文）

制备了一种新型Ni掺杂多层纳米结构牡丹花状CeO2材料,研究了其催化性能,同时与Ni负载牡丹花状CeO2样品进行了比较.结果表明,Ni掺杂CeO2样品具有纳米晶粒和开放的介孔结构,特殊的形貌使其在CO氧化和甲烷部分氧化反应中具有独特的催化特性.Ni掺杂后,CeO2中产生了多余氧空位,同时其氧化还原活性也增强,其在CO氧化反应中的催化活性明显高于纯CeO2和Ni负载CeO2样品;在甲烷部分氧化反应中,牡丹花状CeO2负载3atm%Ni催化剂样品上甲烷转化率高于所有Ni掺杂的催化剂样品.但是在Ni负载型催化剂和花状CeO2催化剂上,甲烷的起始转化温度为400oC,而5.7atm%Ni的掺杂使其降至340oC.     

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     

超高温焙烧的Ni/Al2O3对甲烷部分氧化反应的催化活性

考察了超高温焙烧的Ni/Al2O3对甲烷部分氧化反应的催化性能,发现该催化剂经还原后对甲烷部分氧化反应表现出较高的催化活性.X射线衍射结果显示,Ni/Al2O3催化剂在超高温(1200~1400℃)下焙烧后生成了NiAl2O4,且无相转移,进一步经950℃还原后催化剂中绝大部分Ni以单质Ni0形式存在.透射电子显微镜测试结果表明,不同超高温焙烧的催化剂经950℃还原后Ni晶粒的大小无明显差异.这说明超高温焙烧的Ni/Al2O3对甲烷部分氧化反应的高活性可归结为NiAl2O4的可还原性以及还原后Ni0相似的晶粒尺寸.同时还发现,焙烧温度越高,生成的NiAl2O4的还原温度越高.     

CH_4/CO_2重整制合成气Ni/Ce_xZr_(1-x)O_2催化剂性能研究

以水热法合成的介孔铈锆固溶体为载体,采用浸渍法制备了Ni/CexZr1-xO2催化剂,使用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)和热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)等测试手段对催化剂进行了表征。通过对比以ZrO2,CeO2,Ce0.6Zr0.4O2和Ce0.33Zr0.67O2为载体的Ni基催化剂性能,发现铈锆固溶体独特的氧化还原性质可以提高活性组分的分散度,增强催化剂的抗积炭性能,从而提高催化剂对甲烷二氧化碳重整制合成气的选择性。     

甲烷在稀土助剂修饰的Ni/α-Al2O3催化剂上的解离

采用脉冲－色谱法，考察了甲烷在La2O3、CeO2修饰的Ni/α-Al2O3催化剂上的解离，并用TPR、XRD等方法对催化剂进行了表征。结果表明，添加La2O3，能促进甲烷的解离，并可使解离产生的碳保持较高的活性；CeO2的添加对甲烷的解离积炭有一定的抑制作用；La2O3和CeO2均能抑制镍晶粒的聚集。甲烷在Ni基催化剂上的解离，具有一定的结构敏感性。     

MoO3和Nb2O5助剂对Pt/ZrO2催化剂上短链烷烃燃烧反应的不同促进作用

贵金属Pt催化剂具有高活性和热稳定性,广泛应用于催化挥发性有机物的完全氧化反应(燃烧反应).短链烷烃(甲烷、乙烷、丙烷等)化学性质稳定,是最难氧化的一类有机物,常用作考察燃烧反应催化剂性能的模型反应物.然而,目前报道的研究工作通常仅限于针对某一种烷烃底物的催化燃烧,系统考察催化剂以及助剂对不同短链烷烃的催化燃烧活性鲜有报道.在短链烷烃中,甲烷只有C–H键;而其它烷烃除了C–H键;还有C–C键.因此,研究催化剂对甲烷、乙烷和丙烷燃烧反应催化性能的差异性,对于认识催化剂上C–H键和C–C键的活化具有非常重要的意义.本文制备了MoO3或Nb2O5修饰的Pt/ZrO2催化剂并用于短链烷烃的燃烧反应.研究发现,MoO3助剂对甲烷燃烧有明显的抑制作用,但对乙烷,丙烷和正己烷燃烧反应具有促进作用,促进作用随着烷烃碳链的增长逐渐增加;Nb2O5助剂对甲烷、乙烷、丙烷和正己烷燃烧反应均具有促进作用,然而促进作用随着碳链的增长而逐渐减弱.MoO3和Nb2O5助剂的不同促进作用与助剂影响催化剂表面酸性以及Pt物种的氧化或还原态有关.NH3-TPD结果表明,MoO3助剂可以显著增加Pt/ZrO2催化剂表面强酸位点数量,而Nb2O5助剂可以显著增加Pt/ZrO2催化剂表面中强酸位点数量.HTEM结果表明,两种助剂的添加都不会明显改变Pt物种的颗粒尺寸.在Pt-Mo/ZrO2催化剂上,MoO3覆盖部分Pt物种形成丰富的Pt-MoO3界面,促进了金属Pt物种和强表面酸性位点的生成,提高了丙烷燃烧反应活性;Pt-Nb/ZrO2催化剂上载体表面的部分Nb2O5被Pt物种包覆,使得生成的表面Pt-Nb2O5界面低于Pt-Mo/ZrO2催化剂,但由于催化剂表面酸性位的提升,也促进了丙烷燃烧反应活性的提高.XPS结果表明,在甲烷燃烧反应中,Pt-Nb/ZrO2催化剂上Ptn+物种能够更加稳定地存在,这可能是Nb2O5助剂提高Pt-Nb/ZrO2催化剂上甲烷燃烧活性的关键.而Pt-Mo/ZrO2催化剂上Ptn+物种在甲烷反应中可以更容易地被还原,并且由于MoO3的包裹导致暴露的Pt位点数量降低,使催化剂催化甲烷燃烧的活性受到抑制.可见,MoO3助剂更有利于C–C键活化,而Nb2O5助剂更有利于高键能的C–H键活化.综上,本文系统性地研究MoO3助剂和Nb2O5助剂对Pt/ZrO2催化剂上不同短链烷烃的燃烧反应的影响,证实了两种助剂的促进作用与碳链长度的关系是截然不同的.     

掺杂助剂Ce和Zr的Ni/Al2O3催化剂的X光电子能谱分析

以Na2CO3为沉淀剂,在pH 9.0的沉淀条件下,采用并流沉淀法制备了Ni/Al2O3、Ni/CeO2-Al2O3、Ni/ZrO2-Al2O3和Ni/ZrO2-CeO2-Al2O34种催化剂,催化剂中Ni负载量(质量分数)为10%。采用XPS表征手段及常压固定床反应器对催化剂进行活性评价,考察了助剂Ce和Zr及二者的协同作用对Ni基催化剂表面物种结合能的影响以及对甲烷自热重整制氢反应性能的影响。结果表明,助剂Ce和Zr的添加及二者的协同作用对Ni基催化剂表面各物种的结合能均有一定的影响,结合评价结果可知,Ce和Zr二者的协同作用对Ni基催化剂的催化性能提高最大。     

Effect of CeO2 and CaO Promoters on Ignition Performance for Partial Oxidation of Methane over Ni/MgO-Al2O3 Catalyst

The effect of CeO2 and CaO promoters on the ignition performance over Ni/MgO-Al2O3 catalyst for the partial oxidation of methane （POM） to synthesis gas was investigated. It was found that the POM reaction could not be ignited over lwt%Ni/MgO-Al2O3 catalyst without the promoters in the temperature range from 773 K to 1073 K. CeO2 and CaO promoters enhanced the ignition performance and the POM reactivity of lwt%Ni/MgO-Al2O3 catalyst remarkably. Moreover, the improving effect became greater with the increase of the promoter content under the investigated reactiorrconditions. The modification effects of CeO2 and CaO promoters were closely related to the concentration and reducibility of the surface and bulk oxygen species.     

甲烷部分氧化Ni催化剂及助剂的研究

考察了不同Ni担载量的Ni／a－Al_2O_3催化剂的催化性能，以8％Ni（质量分数）最佳．XRD分析表明，8％Ni催化剂表面NiO颗粒最小．TPR分析表明，催化剂表面主要有两种不同化学环境的NiO，当Ni担载量超过12％时，表面开始出现“游离态”NiO，这部分NiO易使催化剂积碳．添加稀土Ce有利于提高Ni催化剂的活性、选择性和稳定性，并对Ce的助剂效应作了研究．     

Catalytic properties of Ni/ceria-yttria electrode materials for partial oxidation of methane

The catalytic properties of electrode materials Ni/Ce1-xYxO2-δ (x = 0.05, 0.10, 0.15 and 0.20) were investigated for partial oxidation of methane (POM). The CeO2-Y2O3 solid solutions were prepared by co-precipitaion method. The Ni-based catalysts supported on the solid solutions were obtained using the impregnation method. Structural, surface and redox characteristics of the prepared catalysts were systematically examined by means of X-ray diffraction (XRD), N2 adsorption-desorption (Brunauer-Emmet-Teller BET method), H2 temperature-programmed reduction (H2-TPR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) methods. The results indicated that yttria doped in the ceria system, forming a good solid solution, readily induced more defects and oxygen vacancies that favored the improvement of catalytic activity and coking resistance. In the temperature range of 600-850 ℃, Ni/Ce0.90Y0.10O1.95 catalyst exhibited the best catalytic activity among the four tested catalysts, with the CH4 conversion, CO selectivity and H2 selectivity of 78.8%, 90.6% and 89.8%, respectively, at 850 ℃. And the H2/CO molar ratio in products of Ni/Ce0.90Y0.10O1.95 catalyst was closer to the theoretical value of 2.0. The excellent coking resistant behaviors for all catalysts were clearly manifested by Thermal Analysis.     

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     

Hydrogen production from coke oven gas over LiNi/γ-Al2O3 catalyst modified by rare earth metal oxide in a membrane reactor

The performance of LiNi/r-Al2O3 catalysts modified by rare earth metal oxide (La2O3 or CeO2) packed on BCFNO membrane reactor was discussed for the partial oxidation of methane (POM) in coke oven gas (COG) at 875 ◦C. The NiO/r-Al2O3 catalysts with different amounts of La2O3 and CeO2 were prepared with the same preparation method and under the same condition in order to compare the reaction performance (oxygen permeation, CH4 conversion, H2 and CO selectivity) on the membrane reactor. The results show that the oxygen permeation flux increased significantly with LiNiREOx/r-Al2O3 (RE = La or Ce) catalysts by adding the element of rare earth especially the Ce during the POM in COG. Such as, the Li15wt%CeO29wt%NiO/ -Al2O3 catalyst with an oxygen permeation flux of 24.71 ml·cm−2·min−1 and a high CH4 conversion was obtained in 875 ◦C. The resulted high oxygen permeation flux may be due to the added Ce that inhibited the strong interaction between Ni and Al2O3 to form the NiAl2O4 phase. In addition, the introduction of Ce leads up to an important property of storing and releasing oxygen.     

PROMOTING EFFECT OF RARE EARTH OXIDES ON Ni/Re_xO_y-Al_2O_3 CATALYST FOR PARTIAL OXIDATION OF METHANE TO SYNTHESIS GAS

IntroductionSynthesisgas(HZ CO)isproducedfrommethanemoshybysteamrefonningwhichsuffersfromlimitationssuchasveryhighenergyrequirements,complicatedequipmentandinstallations,highHZ/COproductratioandpoorselectivityforcarbonmonoxide.Recently,manyresearchershave…     

在甲烷部分氧化制合成气中Pt-Ni/Al_2O_3催化剂中的Pt-Ni协同作用机理(英文)

甲烷部分氧化制合成气的研究是在Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３催化剂上进行的。结果表明,添加少量的Ｐｔ可显著提高甲烷转化率和ＣＯ选择性并增加Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３催化剂的稳定性。通过ＸＲＤ、ＸＰＳ、ＴＰＲ和ＴＰＤ等表征手段发现,Ｐｔ－Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３催化剂中形成了Ｐｔ－Ｎｉ合金,Ｐｔ在催化剂表面富集。分析ＴＰＲ和ＴＰＤ数据可知,Ｐｔ－Ｎｉ双金属的相互作用阻止了催化剂的烧结和Ｎｉ的流失,提高了催化剂的活性。另外,Ｐｔ－Ｎｉ的协同作用也抑制了催化剂表面积炭的产生。     

氮气气氛下焙烧的CeO_2载体负载Ni基催化剂的顺酐加氢性能研究

在氮气气氛中合成了具有较高氧缺陷浓度的CeO_2载体,采用浸渍法制备了Ni含量为10%的Ni/CeO_2-N催化剂,考察了其顺酐液相加氢性能,并与氧气气氛中制得的CeO_2载体负载Ni催化剂作了对比.N_2低温物理吸脱附,X-射线衍射,拉曼光谱,H_2程序升温还原等表征手段表明,在氮气气氛中合成的CeO_2具有较高浓度的氧缺陷位,在催化剂还原过程中可促进NiO物种的还原,同时在催化剂表面生成更多的氧缺陷位.该氧缺陷位可与活性金属Ni物种协同作用,显著提高催化剂的C=C及C=O加氢活性.     

助剂对Cu-Mn复合氧化物整体式催化剂催化低浓度甲烷燃烧反应性能的影响

以堇青石蜂窝陶瓷(COR)为载体,采用浸渍法制备了Cu-Mn-O/A12O3/COR,Cu-Mn-Ce-O/Al2O3/COR,Cu-Mn-Zr-O/Al2O3/COR,Cu-Mn-La-O/A12O3/COR和Cu-Mn-Ce-Zr-O/Al2O3/COR5种Cu-Mn复合氧化物整体式催化剂,用于低浓度甲烷催化燃烧反...