用MS-PSR技术研究甲烷部分氧化反应的引发过程

借助质谱 程序升温表面反应(MS TPSR)技术研究了NiO/悛睞l2O3、700 ℃ H2还原 后的Ni0/悛睞l2O3和添加Pt的NiO/悛睞l2O3催化剂(分别记为NiO、Ni0和Pt NiO)上甲烷 部分氧化反应(POM)的引发行为.结果表明,在CH4＋O2气氛下NiO和Ni0具有相同的引发行为 , Ni0在反应气氛下首先被氧化为NiO.在低于760 ℃时, CH4和O2在NiO上发生深度氧化反 应生成H2O和CO2,在770 ℃开始逐渐引发POM反应. Pt NiO在520 ℃左右就能引发POM反应 .在流化床反应器中Pt NiO催化剂500 ℃左右引发POM反应,并且具有与Ni0基本相同的反应 性能,因此添加Pt有利于氧化镍还原为Ni0,从而降低了POM反应的引发温度.     

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．     

氧化镍与载体相互作用对乙烷氧化脱氢的影响

研究了担载型催化剂NiO／γ－Al2O3的乙烷氧化脱氧（ODHE）性能,发现在400－500℃的考察温区内,担载型NiO较纯NiO的乙烯选择性有较大提高,保持在80％～90％之间,其中含17％Ni的样品500℃时乙烷的转化率为31％,乙烯选择性达82％．XRD、H2-TPR及原位磁测量结果表明：催化剂的活性相是与载体相互作用较小的、处于表层的微晶态NiO,NiO中非化学计量氧仍为活性氧物种．催化剂焙烧温度的提高,一方面降低了活性相中非化学计量氧量,同时加剧了NiO与载体γ－Al2O3的相互作用,二者均使活性降低．O2－TPD研究表明：与纯NiO相比,在Nio／γ－Al2O3中,其非化学计量氧的脱附温度发生变化,其中,α氧脱附温度向低温移动约50℃,而对乙烯选择性有关的β氧的脱出则向高温区移动了约200℃,正好与反应温区对应,进一步证实非化学计量氧与ODHE反应之间存在对应关系,上述结果表明那些对氧化镍还原有一定的阻碍作用,尤其阻碍镍深度还原（Ni2 →Nio）的载体对促进反应的乙烯选择性是有利的．     

镍基催化剂上乙醇水蒸气重整反应的研究

考察了载体对Ni催化剂乙醇水蒸气重整制氢反应性能的影响。结果表明，Ni/CeO2催化剂具有较好的低温活性和氢气选择性。对Ni担载量和焙烧温度考察发现，400℃焙烧的15%NiCeO2催化剂具有较好的催化性能；继续升高焙烧温度引起NiO和CeO2粒子的显著增大,导致对氢气选择性的降低。较小的Ni和CeO2粒子有利于乙醇水汽重整反应的进行，而大的粒子倾向于乙醇的分解反应。 350℃时,在反应过程中分别添加CO、CO2和CH4的结果表明没有发生CO和CO2甲烷化反应,而发生了一定程度的CH4水汽重整反应。     

载体对镍催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢反应性能的影响

 采用等量浸渍法制备了不同载体负载的镍催化剂,考察了载体对催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢反应性能的影响. 结果表明,在650 ℃和101.3 kPa下,不同载体负载的催化剂上乙醇的转化率都接近100%,但选择性相差很大,选择性大小顺序为: ZnO≈La2O3＞CeO2＞MgO＞γ-Al2O3＞TiO2＞ZrO2＞硅胶＞硅藻土. TPR和XRD结果表明,除TiO2外,各载体负载的催化剂的主要物相中都包括NiO相,其对催化剂的活性起重要作用,而Ni与载体的相互作用程度影响催化剂的选择性. 当相互作用较弱,活性组分基本以NiO相存在时,催化剂的选择性较低;当相互作用太强,不存在NiO相时,催化剂的活性和选择性都很低; 当相互作用较强,部分Ni与载体作用生成新物相且与NiO相共存时,催化剂的活性和选择性最高.     

添加钠对低镍甲烷化催化剂结构性能的影响

用活性测试、XRD和EXAFS方法研究了一系列含Ni 6wt％、添加不同量Na助剂的γ-Al_2O_3担载Ni甲烷化催化剂的结构性能。结果表明:Ni与Al_2O_3有较强的相互作用。添加不同量的Na助剂能增强或削弱这种作用,从而影响催化剂宏观性能,Na在Al_2O_3上是高度分散的。它的影响是通过改变载体表面性能从而改变Ni的状态及其分布,Ni的分散度和Ni-Al_2O_3相互作用而完成的。适量Na可提高Ni的分散度,优化Ni-Al_2O_3相互作用,从而提高催化剂活性。过量Na则会加强Ni-Al_2O_3相互作用,或者造成NiO自身聚集形成NiO晶相,从而降低Ni利用率,使催化剂活性降低。     

可动氧与载体对钴基催化剂的乙烷氧化脱氢性能的影响

 报道了未担载的氧化钴与担载在SiO2和Al2O3上的氧化钴的乙烷氧化脱氢行为,发现未担载的氧化钴在150℃的低温下就有活性．XRD研究表明,Co3O4为活性晶相组分,其含量与催化剂的焙烧温度密切相关,经500℃和1000℃焙烧的未担载的氧化钴中Co3O4晶相分别占100％和66％．对于担载型氧化钴催化剂,载体与氧化钴间的相互作用以及不同的氧化钴担载量导致催化性能发生明显改变．氧化钴与载体间的作用越强,催化活性越低．Co3O4也是担载型氧化钴催化剂的活性晶相．催化剂的O2－TPD－MS和H2－TPR研究结果表明,反应的活性氧物种为在低温下易脱除和易还原并具有较高流动性的可动氧．     

Nd,Ce和La改性对Ni/SBA-15催化剂在CH4/CO2重整反应中性能的影响

以稀土金属Nd,Ce或La的氧化物为助剂,采用β-环糊精浸渍法对Ni/SBA-15催化剂进行了改性,并运用X射线衍射、N₂吸附-脱附、程序升温还原和热重等手段考察了改性的催化剂在CO₂重整CH₄制合成气反应中的催化性能. 结果表明,Nd等稀土金属氧化物的添加对催化剂孔结构和晶相结构等性质影响不大,但可影响NiO的还原; Nd的添加使NiO与载体之间以Ni-Nd-O形式相互作用,促进了活性组分NiO的还原. 其中,Nd的添加量为5-10 wt%时所制备的催化剂在重整反应中的催化活性最高,且具有很强的抗积碳性能. La和Ce氧化物促进的Ni催化剂也表现出类似的性质和催化性能.     

Effect of preparation condition on catalytic performance of Ni/ZrO2-SiO2 for methanation of coal gas

采用浸渍法制备了ZrO2-SiO2复合载体和Ni质量分数为6％的Ni/ZrO2 -SiO2催化剂,考察了载体制备时浸渍溶液pH值、焙烧温度和催化剂制备时的焙烧温度对Ni/ZrO2-SiO2催化剂煤气甲烷化反应性能的影响.采用X射线衍射、程序升温还原和扫描电子显微镜等方法对催化剂进行了表征.结果表明,载体浸渍溶液pH值为8.0 ～9.0,载体焙烧温度为550℃,催化剂焙烧温度为450℃时,Ni/ZrO2-SiO2催化剂在煤气甲烷化反应中显示了最优的催化性能,CO转化率100％,CO2转化率1.8％,CH4生成速率16.6 mmol/(h·g).进一步表征发现,制备ZrO2-SiO2复合载体时,增大浸渍溶液的pH值有利于形成粒径较小的亚稳态四方晶相ZrO2,可见四方晶相ZrO2更有利于甲烷化反应;载体焙烧温度会影响到NiO粒径的大小和其在催化剂表面的分散,温度过高和过低都会导致NiO粒径大小的不适宜以及分散性的降低;催化剂焙烧温度过高则会导致NiO与载体间的相互作用减弱,NiO分散性降低.     

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.     

EFFECT OF La_2O_3 AND CeO_2 ON CH_4-CO_2 REFORMING NICKEL CATALYST

IntroductionConsiderableattelltionisno\vbeillgpaidtotheCO7refonningof.etha..llto]forseveralreasonst(l)withthedevelopmentofindustrics.moreandnlorcCOZIsabettedintotheatmosphere,leadingto"greenhouseeffect",whichhasbroughtaboutgreatilltcreslallovertheworld.Th…     

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     

TiO2对Ni/Al2O3催化剂CO甲烷化性能的影响

采用溶胶凝胶法制备了一系列不同TiO₂含量的TiO₂-Al₂O₃复合载体,并通过浸渍法制备了NiO/TiO₂-Al₂O₃催化剂。分别考察了不同TiO₂含量的NiO/TiO₂-Al₂O₃催化剂及反应温度对CO甲烷化催化性能的影响。实验结果表明,当复合载体中TiO₂质量分数为30%,反应温度为350～450 ℃时,催化剂催化活性较高。利用N₂吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)及H₂程序升温还原(H₂-TPR)等手段对催化剂物化性能进行了表征。结果表明,加入适量的TiO₂能抑制镍铝尖晶石NiAl₂O₄物种的生成,改善NiO的表面分散性能,避免大晶粒NiO的形成,也改善了催化剂的还原性能,从而提高催化剂的CO甲烷化活性。     

预还原催化剂LaNiO3, La4Ni3O10, La3Ni2O7和La2NiO4 催化分解CH4制碳纳米管 的研究

通过预还原的LaNiO3,La4Ni3O10,La3Ni2O7和La2NiO4催化分解CH4可以制备大量高度石墨化的碳纳米管。还原前后的催化剂的结构和组分通过X射线衍射(XRD)测定。所制得的碳纳米管由扫描电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)表征。碳纳米管在空气在的热氧化性由热重实验(TG)测定。实验结果表明不同催化剂前驱中的La/Ni比会影响碳纳米管的管径分布和石墨化程度。La/Ni比越小,碳纳米管的管径越大,石墨化程度越高。     

A Study on Production of Carbon Nanotubes by CH_4 Decomposition over LaNiO_3,La_4Ni_3O_(10),La_3Ni_2O_7 and La_2NiO_4

IntroductionIn the present study, by employing the citric acid complex method1, we prepared a series of perovskite-type oxides, viz. LaNiO3, La4Ni3O10, La3Ni2O7 and La2NiO4 for the growth of CNTs. After H2 reduction, the catalysts turn into La2O3 and active component Ni0 of various sizes. By means of CH4 decomposition over the reduced catalysts, high quality CNTs with dissimilar diameters can be generated in mass amount. In this paper, we attempt to make a comparison on the structure…     

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．     

La~2NiO~4催化制备纳米碳管

制备了四方结构复合氧化物La~2NiO~4,并以其为催化剂前体,甲烷和一氧化碳为碳,合成出大量高纯度的纳米碳管。XRD结果表明La~2NiO~4经还原后,在La~2O~3的隔离作用下Ni晶粒实现纳米级均匀分散。利用TEM,HRTEM,SEM,XRD,Raman等手段对所制备的纳米碳管进行了观察和表征。所制备的纳米碳管管径均匀、石墨化程度较高,该法制备纳米碳管工艺简单、产量较高,产品易于纯化。     

超细镍基催化剂上CH4-CO2重整反应的性能Ⅰ.制备方法对催化剂结构和还原性能的影响

通过BET ,XRD ,XPS ,IR和TPR等表征手段 ,考察了制备方法对CH4 CO2 重整用镍基催化剂物性结构和还原性能的影响 .与浸渍的超细载体二元NiO Al2 O3 及浸渍的普通载体三元NiO La2 O3 Al2 O3 催化剂相比 ,采用溶胶 凝胶法和超临界干燥技术制备的超细二元和三元气凝胶超细催化剂具有高表面积、高孔隙率及孔结构可控等特点 ,且组分之间的相互作用强 ,分布均匀 ,较低温度下即可形成NiAl2 O4 尖晶石结构 ,吸附能力强 ,还具有更丰富的表面缺陷和暴露原子数等纳米材料特性 .同时 ,该方法适宜于制备负载多组分金属催化剂 ,有利于发挥助剂的改善调节作用 ,满足CH4 CO2 重整反应对催化剂的要求 .     

Autothermal reforming of methane over Ni catalysts supported over ZrO2-CeO2-Al2O3

Ni catalysts supported on Al2O3, ZrO2-Al2O3, CeO2-Al2O3 and ZrO2-CeO2-Al2O3 were prepared by coprecipitation method, and their catalytic performances for autothermal reforming of methane to hydrogen were investigated. The Ni-supported catalysts were characterized by XRD, TPR and XPS. The relationship between the structures and catalytic activities of the catalysts was discussed. The results showed that the catalytic activity and stability of the Ni/ZrO2-CeO2-Al2O3 catalyst was better than those of other catalysts with the highest CH4 conversion, H2/CO and H2/COx ratio at 750 ℃. The catalyst showed a little deactivation along the reaction time during its 72 h on stream with the mean deactivation rate of 0.08%/h. The catalytic performance of the Ni/ZrO2-CeO2-Al2O3 catalyst was also affected by reaction temperature, no2 ： nCH4 molar ratio and nH2O ： nCH4 molar ratio. TPR, XRD and XPS measurements indicated that the formation of ZrO2-CeO2 solid solution could improve the dispersion of NiO, and inhibit the formation of NiAl2O3, and thus significantly promoted the catalytic activity of the Ni/ZrO2-CeO2-Al2O3 catalyst.