甲烷部分氧化制合成气的La2O3助Ni/MgAl2O4催化剂

 用MgO与载体Al2O3在高温下焙烧成MgAl2O4尖晶石,防止了Ni在反应过程中与载体形成NiAl2O4, 促进了Ni在载体表面的分散. 应用CODEX软件优化了La2O3在Ni/MgAl2O4催化剂中的加入量和活化温度. La2O3助Ni/MgAl2O4在本文实验条件下经100 h反应后活性和选择性均未发生变化. 程序升温烧碳结果表明,催化剂表面仅存在一种较高温度下才可除去的碳物种,它可能是石墨碳. XRD和BET结果证实,催化剂具有较高的结构稳定性. 荧光分析结果表明,在100 h的反应过程中活性组分未发生明显流失. 根据脉冲反应结果对以Niδ+-(La2O4-x)δ-作为氧的活性位和Ni0作为甲烷的活性位的直接氧化反应机理进行了初步探讨.     

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.     

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。     

B2O3/TiO2-ZrO2催化环己酮肟气相Beckmann重排反应研究Ⅱ.焙烧温度的影响

采用XRD、FT-IR和NH3-TPD等方法，研究了载体预焙烧温度和催化剂活化焙烧温度对B2O3/TIO2-ZRO2催化剂的结构、酸性和催化环己酮肟气相Beckmann重排反应性能的影响。结果表明，在383-773K范围内，载体预烧温度对催化剂性能的影响不大，但经973K高温预焙烧后，由于生成了ZrTiO4晶相，使其与H3BO3的相互作用减弱，从而导致催化剂的酸性和反应性能降低，提高催化剂活化焙烧温度，有利于B2O3与TiO2-ZrO2的相互作用，生成更多的Beckmann重排反应所需的中等强度酸中心，使催化剂的活性和选择性提高；但活化焙烧温度过高，会使催化剂中大量的B2O3晶粒析出，引起酸中心数量和催化活性的明显下降。     

载体焙烧温度对Co-Mo/MgO-Al2O3变换催化剂性能的影响

通过X射线衍射、N2吸附-脱附、程序升温脱附、程序升温还原和电子顺磁共振方法研究了焙烧温度对MgO-Al2O3载体物化结构和Co-Mo/MgO-Al2O3变换催化剂性能的影响.结果表明,在600～800 ℃范围内焙烧的复合氧化物以MgAl2O4-xMgO-yAl2O3无定形形式存在,载体表面存在较多的中强酸.碱位,相应的负载催化剂具有较高的水煤气变换活性.在氧化态催化剂中存在较多八面体结构的Mo物种,而硫化态催化剂中含有较多氧硫包围的Mo物种.这些钼物种与催化剂的活性紧密相关.     

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.     

常压高频冷等离子体炬制备的CH4/CO2重整用Ni/γ-Al2O3催化剂的表征

 分别采用常规焙烧还原 (C)、常规焙烧与常压高频冷等离子体炬还原相结合 (PR), 以及常压高频冷等离子体炬直接焙烧还原 (PC&;R) 制备了 Ni/γ-Al2O3 催化剂. 通过 X 射线衍射、H2-程序升温脱附、CO2-程序升温脱附、N2 吸附-脱附实验、透射电镜和热重分析等方法对催化剂进行了表征. 并考察了其 CH4/CO2 重整反应活性. 结果表明, 催化剂经等离子体处理后低温活性明显增加. 在得到相同 CH4 和 CO2 转化率情况下, PC&;R 法制备的催化剂与常规催化剂相比, 反应所需温度可以降低 50 oC. PC&;R 催化剂上 Ni 分散度提高了 100%, Ni 粒子粒径降低了 70%, 达到 5 nm, 催化剂的抗积炭性能显著增强. 所得催化剂较高的低温活性和抗积炭性能得益于常压高频冷等离子体炬对催化剂前驱体还原速率快, 处理时间大为缩短, 避免了由于长时间高温焙烧和还原所引起的对载体的烧结和金属 Ni 的团聚.     

氧化态Co/γ-Al_2O_3催化剂的结构与反应性能研Ⅰ.活性及体相、表相结构表征

采用等量浸渍法 ,制得 5 0 0、 6 0 0、 75 0和 95 0℃焙烧的 Co/ γ- Al2 O3催化剂 ;考察了它们对 CO氧化和乙烯选择还原 NO的反应性能 ;用 XRD和 XPS方法表征了催化剂的体相与表相结构 .活性测试结果表明 ,随焙烧温度升高 ,样品对 CO的氧化活性呈下降趋势 ;对乙烯选择还原 NO反应 ,活性先上升 ,而后又有所下降 (当焙烧温度高于 75 0℃时 ) .从硝酸钴制得的样品 ,其氧化活性要高于从醋酸钴制得的样品 ,但对乙烯选择还原 NO,后者的活性更好 .结构表征结果表明 ,催化剂中钴物种的存在形式与原料盐类及焙烧温度密切相关 .在 Co/ γ- Al2 O3催化剂中主要存在两种钴相 ,即 Co3O4和非化学计量的 Cox Al( 8/ 3- 2 x/ 3) O4尖晶石相 ,前者为完全氧化活性中心 ,后者是 NO选择还原的活性中心 .在相同焙烧温度下 ,以醋酸钴为原料时 ,更容易形成 Cox Al( 8/ 3- 2 x/ 3) O4尖晶石相 .随着焙烧温度提高 ,活性组分与载体的相互作用加强 ,Co3O4相逐步向 Cox Al( 8/ 3- 2 x / 3) O4尖晶石相转化 ,这可能是样品氧化活性下降和选择还原活性升高的主要原因 .在更高焙烧温度下 ,随着 Cox Al( 8/ 3- 2 x / 3) O4尖晶石相颗粒度的增加和晶形改变 ,以及钴离子由表相向体相的迁移 ,使样品比表面积下降 ,表面氧空位及活性位减少 ,     

氧化态Co/γ-Al2O3催化剂的结构与反应性能研究Ⅰ. 活性及体相、表相结构表征

采用等量浸渍法, 制得500、 600、 750和950 ℃焙烧的Co/γ-Al2O3催化剂; 考察了它们对CO氧化和乙烯选择还原NO的反应性能; 用XRD和XPS方法表征了催化剂的体相与表相结构. 活性测试结果表明, 随焙烧温度升高, 样品对CO的氧化活性呈下降趋势; 对乙烯选择还原NO反应, 活性先上升, 而后又有所下降(当焙烧温度高于750 ℃时). 从硝酸钴制得的样品, 其氧化活性要高于从醋酸钴制得的样品, 但对乙烯选择还原NO, 后者的活性更好. 结构表征结果表明, 催化剂中钴物种的存在形式与原料盐类及焙烧温度密切相关. 在Co/γ-Al2O3催化剂中主要存在两种钴相, 即Co3O4和非化学计量的CoxAl(8/3-2x/3)O4尖晶石相, 前者为完全氧化活性中心, 后者是NO选择还原的活性中心. 在相同焙烧温度下, 以醋酸钴为原料时, 更容易形成CoxAl(8/3-2x/3)O4尖晶石相. 随着焙烧温度提高, 活性组分与载体的相互作用加强, Co3O4相逐步向CoxAl(8/3-2x/3)O4尖晶石相转化, 这可能是样品氧化活性下降和选择还原活性升高的主要原因. 在更高焙烧温度下, 随着CoxAl(8/3-2x/3)O4尖晶石相颗粒度的增加和晶形改变, 以及钴离子由表相向体相的迁移, 使样品比表面积下降, 表面氧空位及活性位减少, 从而导致样品对乙烯选择还原NO的活性下降.     

焙烧温度对Ni/γ-Al_2O_3还原条件及催化甲苯水蒸气重整反应的影响

研究了焙烧温度对Ni/γ-Al2O3还原条件及催化甲苯水蒸气重整反应的影响。结果表明,焙烧温度对催化剂的还原条件及性能具有重要影响。700℃焙烧的催化剂在680℃的反应温度下表现出良好的反应性能,在不进行预还原的情况下仍保持了很高的催化活性及稳定性,其中,甲苯转化率达99%。并使用BET、XRD、TG-DTG等表征方法对反应前后的催化剂进行表征,随着焙烧温度的升高,催化剂比表面积降低、总孔容减小、平均孔径增大、镍与载体的结合程度逐渐增强、NiAl2O4含量逐渐增多,这是焙烧温度影响催化剂还原条件的主要原因。最后通过TEM、XPS对700℃焙烧的催化剂的结构进行了进一步的分析。     

Cu-Ni-Al尖晶石催化甲醇水蒸气重整制氢性能的研究

以氢氧化铜、醋酸镍和拟薄水铝石为原料,通过固相法合成了Cu-Ni-Al尖晶石催化剂。采用N2物理吸附、XRD、H2-TPR和XPS等表征方法,研究Cu/Ni/Al的物质的量比和焙烧温度对催化剂的比表面积、物相、还原性能以及表面性质的影响,并以甲醇水蒸气重整制氢为探针反应,考察催化剂的缓释催化性能。结果表明,随着焙烧温度的升高,Cu-Ni-Al催化剂的尖晶石含量增加,但尖晶石晶粒增大,且比表面积下降。不同的焙烧温度和Cu/Ni/Al物质的量比,所得催化剂的比表面积、还原性能和表面性质不同,从而表现出不同的缓释催化性能。与计量比Cu/Al=1∶2的合成比较,Cu/Al=1∶3形成了非计量比的富Al尖晶石固溶体,生成的晶体粒子小、比表面积和孔容大、难还原的尖晶石部分增多,呈现出更好的缓释催化性能。甲醇制氢反应性能评价结果显示,Cu-Ni-Al尖晶石在反应条件下逐渐释放活性铜而催化反应的进行,其中,CNA3-1000催化剂表现中最高的催化活性和稳定性。     

镁铝混合氧化物负载镍催化剂上液化石油气的预重整

采用共沉淀-浸渍法并在较低温度(400～700℃)下焙烧制备了镁铝混合氧化物(MgmAl)负载的Ni催化剂.X射线衍射和程序升温还原结果表明,Ni物种高度分散于催化剂表面,没有形成尖晶石NiAl2O4.在650℃可被还原成金属Ni纳米晶粒,在400℃和较低水/碳摩尔比(S/C=2)条件下表现出较好的催化液化石油气(LP...     

焙烧温度对CuO/γ-Al2O3和CeO2-CuO/γ-Al2O3催化剂NO还原活性的影响

用浸渍法制备了CuO/γ-Al2O3催化剂和CeO2改性的CeO2-CuO/γ-Al2O3催化剂,考察了焙烧温度对CuO/γ-Al2O3和CeO2-CuO/γ-Al2O3催化剂C3H6还原NO反应活性的影响,以及CeO2的添加量对CeO2-CuO/γ-Al2O3催化剂C3H6还原NO反应活性的影响。结果表明,在200 ℃～500 ℃的焙烧温度范围内,焙烧温度对CuO/γ-Al2O3催化剂的活性影响很小；在500 ℃～800 ℃的焙烧温度范围内,随着焙烧温度的升高CuO/γ-Al2O3催化剂的活性急剧下降,由XRD物相测定结果可知,归因于对反应表现惰性的尖晶石CuAl2O4相的生成。当焙烧温度为500 ℃时,CeO2的添加对CuO/γ-Al2O3催化剂的活性影响很小；当焙烧温度为800 ℃时,CeO2的添加对CuO/γ-Al2O3催化剂有明显的助催化作用,当Ce和Cu的摩尔比为1∶10时,NO转化率较为理想。     

Hydrogen production from simulated hot coke oven gas by catalytic reforming over Ni/Mg(A1)O catalysts

Hydrogen production by catalytic reforming of simulated hot coke oven gas (HCOG) with toluene as a model tar compound was investigated in a fixed bed reactor over Ni/Mg(Al)O catalysts. The catalysts were prepared by a homogeneous precipitation method using urea hydrolysis and characterized by ICP,BET, XRD, TPR, TEM and TG. XRD showed that the hydrotalcite type precursor after calcination formed (Ni,Mg)Al2O4 spinel and Ni-Mg-O solid solution structure. TPR results suggested that the increase in Ni/Mg molar ratio gave rise to the decrease in the reduction temperature of Ni2+ to Ni0 on Ni/Mg(Al)O catalysts. The reaction results indicated that toluene and CH4 could completely be converted to H2 and CO in the catalytic reforming of the simulated HCOG under atmospheric pressure and the amount of H2 in the reaction effluent gas was about 4 times more than that in original HCOG. The catalysts with lower Ni/Mg molar ratio showed better catalytic activity and resistance to ceking, which may become promising catalysts in the catalytic reforming of HCOG.     

焙烧温度对Fe-Mn催化剂结构和F-T合成性能影响

研究了焙烧温度对Fischer-Tropsch(F-T)合成Fe-Mn催化剂的织构性质、还原行为以及在还原和反应过程中结构变化的影响；在H2/CO=2.0、260 ℃、2.5 MPa和1 000 h－1条件下在固定床反应器上考察了焙烧温度对Fe-Mn催化剂F-T合成反应活性、烃产物选择性和运行稳定性的影响。XRD和TPR结果表明，随着焙烧温度的升高，催化剂中α-Fe2O3晶粒增大，催化剂比表面积降低，促进Mn3+渗入α-Fe2O3晶格中，形成了铁锰固溶体物相，使得催化剂难于还原，当焙烧温度升高到700 ℃时，催化剂中的α-Mn2O3相完全消失。催化剂F-T合成反应评价表明，在不降低催化剂活性的同时，焙烧温度的升高可显著地提高催化剂的反应运行稳定性，并促使烃产物分布向高碳数方向偏移；600 ℃焙烧的Fe-Mn催化剂运行200 h，总体活性高，失活速率较低，对低碳烯烃和中间馏分油段产物选择性好。     

Ni/MgO-Al2O3催化剂上高温焦油组分的催化转化

采用分步浸渍法制备了MgO-Al2O3负载的Ni基催化剂, 并运用N2吸附、载射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等手段进行表征. 该催化剂用于甲苯或萘为焦油模拟化合物的高温焦炉煤气(COG)的常压加氢裂解反应, 并考察了H2浓度、H2S对催化剂活性的影响. 结果表明: 催化剂还原后, 表面形成均匀分散、直径为8-14 nm的金属Ni纳米颗粒; 在较低的水碳摩尔比(nH2O/nC=0.28)时, 甲苯就能完全转化并选择性地加氢裂解形成CH4, 测试的时间内(480 min), 催化剂没有明显的失活和积炭现象, 显示出好的反应活性、稳定性和耐硫能力. 制得的Ni/MgO-Al2O3催化剂有望应用于较低水含量(10%-15%(φ, 体积分数))的高温焦炉煤气中焦油的直接转化.     

Effect of calcination temperature on structure and performance of Ni/TiO2-SiO2 catalyst for CO2 reforming of methane

The influence of calcination temperature on the structure and catalytic behavior of Ni/TiO2-SiO2 catalyst, for CO2 reforming of methane to synthesis gas under atmospheric pressure, was investigated. The results showed that the Ni/TiO2-SiO2 catalyst calcined at 700 ℃ had high and stable activity while the catalysts calcined at 550 and 850 ℃ had low and unstable activity. Depending on the calcination temperature, one, two, or three of the following Ni-containing species, NiO, Ni2.44Ti0.72Si0.07O4, and NiTiO3 were identified by combining the temperature programmed reduction （TPR） and X-ray diffraction （XRD） results. Their reducibility decreased in the sequence： NiO〉Ni2.44Ti0.72Si0.07O4〉NiTiO3. It suggests that high and stable activities observed over the Ni/TiO2-SiO2 catalyst calcined at 700 ~C were induced by the formation of Ni2.44Ti0.72Si0.07O4 and smaller NiO species crystallite size.     

尖晶石型衍生的Ni/Al2O3催化剂低温催化顺酐加氢合成丁二酸酐

开发高活性的顺酐加氢制丁二酸酐和γ-丁内酯催化剂具有重要的工业意义.顺酐加氢多采用Cu基和Ni基催化剂,但一般Cu基和Ni基催化剂存在反应温度高(170–260℃)和稳定性差等缺点,很有必要开发高活性的顺酐加氢催化剂.我们以拟薄水铝石作为Al2O3载体的前驱体,采用浸渍法制备了一系列镍铝尖晶石型衍生的不同Ni含量的Ni/Al2O3催化剂,并研究了它们在顺酐加氢反应中的催化性能.还原前Ni/Al2O3催化剂的X射线衍射结果表明,催化剂含有NiAl2O4物种.氮吸附结果显示,不同Ni含量的催化剂均具有介孔结构.氢-程序升温还原研究发现,Ni/Al2O3催化剂经750℃还原2 h后,其表面上NiAl2O4物种能被高效还原.X射线粉末衍射结果表明,750℃还原的Ni/Al2O3催化剂中金属Ni颗粒尺寸随着Ni负载量升高而增大.利用一氧化碳-程序升温脱附对750℃还原的Ni/Al2O3催化剂进行研究,发现750℃还原的催化剂上金属Ni物种含量从高到低依次为:Ni(7.5%)/Al2O3>Ni(5%)/Al2O3>Ni(2.5%)/Al2O3.采用CO化学吸附获得的Ni(2.5%)/Al2O3,Ni(5%)/Al2O3和Ni(7.5%)/Al2O3催化剂上金属Ni颗粒尺度分别为8.0,12.8和15.7 nm.活性研究结果表明,750℃还原的Ni(5%)/Al2O3催化剂具有最高的催化活性,这可能是由于Ni(5%)/Al2O3催化剂具有较多的Ni活性位点和较合适的Ni颗粒粒度所致.进一步研究发现,在650–750℃还原温度下,Ni(5%)/Al2O3催化剂的还原度随着还原温度的升高而升高,Ni分散度随着还原温度的升高而降低.活性结果研究表明,700℃还原的Ni(5%)/Al2O3催化剂具有较多的Ni活性位点和较合适的Ni颗粒粒度,具有最高的加氢催化活性,其在120℃,H2压力为0.5 MPa和质量空速为2 h?1的反应条件下,能获得近100%的顺酐转化率和90%的丁二酸酐选择性,同时该催化剂具有优良的稳定性.以上结果表明,尖晶石型衍生的Ni/Al2O3催化剂是一个十分有应用前景的顺酐加氢催化剂.     

Effect of Ni loadings on the activity and coke formation of MgO-modified Ni/Al_2O_3 nanocatalyst in dry reforming of methane

MgO-modified Ni/Al2O3 catalysts with different Ni loadings were prepared and employed in dry reforming of methane （DRM）. The effect of Ni loadings on the activity and coke formation of Ni/MgO-A1203 catalysts were investigated. The synthesized catalysts were characterized by XRD, N2 adsorption-desorption, SEM, TPO and TPR techniques. The obtained results showed that increasing nickel loading decreased the BET surface area and increased the catalytic activity and amount of deposited carbon. In addition, the effect of gas hourly space velocity （GHSV） and feed ratio were studied.     

Hydrogen production from simulated hot coke oven gas by catalytic reforming over Ni/Mg（Al）O catalysts

Hydrogen production by catalytic reforming of simulated hot coke oven gas (HCOG) with toluene as a model tar compound was investigated in a fixed bed reactor over Ni/Mg(Al)O catalysts. The catalysts were prepared by a homogeneous precipitation method using urea hydrolysis and characterized by ICP, BET, XRD, TPR, TEM and TG. XRD showed that the hydrotalcite type precursor after calcination formed (Ni, Mg)Al₂O₄ spinel and Ni-Mg-O solid solution structure. TPR results suggested that the increase in Ni/Mg molar ratio gave rise to the decrease in the reduction temperature of Ni²⁺ to Ni⁰ on Ni/Mg(Al)O catalysts. The reaction results indicated that toluene and CH₄ could completely be converted to H₂ and CO in the catalytic reforming of the simulated HCOG under atmospheric pressure and the amount of H₂ in the reaction effluent gas was about 4 times more than that in original HCOG. The catalysts with lower Ni/Mg molar ratio showed better catalytic activity and resistance to coking, which may become promising catalysts in the catalytic reforming of HCOG.