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.     

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/γ-Al2O3中助剂的加入对于CH4/CO2重整反应性能的影响

以含量为2%的K、Cu、La、Mg、Ca、Ba、Mo、Ce等多种金属作为助剂分别加入Ni/γ-Al2O3催化剂样品中,并对其分别用于CH4/CO2重整反应时的活性和积碳量进行了考察.研究结果表明加入助剂后的各种催化剂的活性变化不一.其中,以含Ca的催化剂效果最好,其甲烷的转化率可由原来的71.91%增加到72.92%,其次为La.但所有加入助剂后的催化剂的抗积碳性能均有所提高,特别是碱金属K的添加,使催化剂表面积碳量降到了0.1%.这表明添加碱金属或碱土金属助剂,对提高Ni/γ-Al2O3催化剂在CH4/CO2重整反应中的抗积炭性能有很大作用.     

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   

助剂调变对CoO／γ-Al2O3催化性能的影响

采用XRD、TPR和催化活性评价等技术,考察了负载型CoO催化剂的表面特征和其对CH4与CO2重整制合成气反应的催化性能.实验结果表明,采用浸渍法和焙烧温度为400℃时制备的11.0%CoO/γ-Al2O3催化剂,在反应温度为750 ℃和空速(GHSV)为2 500 h-1下,对CH4和CO2转化反应具有最佳的催化初活性,而大量的Co3O4晶粒的存在能导致催化剂因积炭而快速失去活性.CaO、MgO和La2O3助剂的添加能有效地改善其催化剂的抗积炭能力和还原性能,CoO/(CaO-γ-Al2O3)催化剂显示出最佳的催化反应稳定性,在750 ℃、GHSV=2 500 h-1、CH4/CO2原料比为1:1下,连续反应100 h催化剂活性较为稳定.CoO/(CaO-γ-Al2O3)和CoO/γ-Al2O3催化剂的表面特性本质上是不相同的.     

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.     

Ru-La2O3/γ-Al2O3催化剂合成、表征及CO选择性氧化

采用浸渍法制备了系列Ru-La2O3/γ-Al2O3复合氧化物催化剂,考察了La2O3 的加入量、预处理方法对催化剂CO选择性氧化反应性能的影响,并通过XRD、H2-TPR、CO-TPR、XPS等手段对催化剂进行了表征。结果表明,添加La的 Ru1La6/Al2O3催化剂在110-170℃时具有99％以上的CO转化率,且催化剂的选择性在55.7%以上。和Ru/Al2O3相比,Ru1La6/Al2O3催化剂在较低温度下具有活性,活性温度区间变宽,适量La2O3的加入提高了钌物种的表面分散性,使催化剂表面活性位点增多,有利于CO的吸附和氧化,提高了催化剂的活性和选择性。和其他方法相比,经氢气预处理后的Ru1La6/Al2O3催化剂活性最佳,催化剂上Ru物种结合能降低,表面钌物种活性位增多,且表面晶格氧浓度增大,更有利于CO气体在催化剂表面上的氧化反应。     

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/La2O3/α-Al2O3中的高温脱附氢促进CH4/CO2重整反应的初活性

 通过H2程序升温脱附实验,在H2还原的Ni/La2O3/α-Al2O3催化剂上可以明显观察到高温脱附氢(高温氢). 动力学实验结果表明,随催化剂上高温氢含量的增加, CH4/CO2重整反应的初始活性升高,同时高温氢也可在重整反应过程中原位生成,并使重整反应的活性最终达到稳定. 脉冲实验结果表明,随催化剂上高温氢含量的增加, CH4解离后生成的活性中间体CHx物种的x值也增大,进而降低了CHx与CO2反应的活化能,提高了CHx与CO2反应的速率. La2O3助剂的添加提高了Ni/La2O3/α-Al2O3催化剂上逆水气变换反应的速率,并且对CO2的活化也有促进作用. La2O3助剂的加入对于CH4/CO2重整反应的重要作用是使高温氢的数量增多且稳定性提高,有利于保持CHx物种中较高的x值,促进重整反应.     

CeO2-La2O3/γ-Al2O3催化还原SO2反应机理的研究

 采用浸渍法制备了负载型CeO2/γ-Al2O3,La2O3/γ-Al2O3和CeO2-La2O3/γ-Al2O3催化剂,并用XRD和XPS对催化剂进行了表征,在n(SO2)/n(CO)=1/3,载流气体为N2,气体流量为1 L/min,催化剂用量为15 g的条件下,考察了催化剂催化CO还原SO2反应的性能,研究了催化剂的活化过程、催化活性和反应物配比对活性的影响. 结果表明,CeO2-La2O3/γ-Al2O3在催化还原SO2反应中的活化温度比单组分催化剂CeO2/γ-Al2O3或La2O3/γ-Al2O3下降了50~100 ℃,而且具有更高的活性. 这可以解释为由CeO2的redox反应与La2O3的COS中间物反应之间的协同作用所致. 还对SO2还原反应机理进行了探讨,发现CeO2的redox反应所生成的单质硫是整个过程中COS中间物反应的重要来源. 在此基础上,对CeO2-La2O3/γ-Al2O3催化CO还原SO2反应提出了redox-COS叠加反应机理.     

稀土等碱性助剂对甲烷部分氧化制合成气整体式Ni/γ-Al2O3催化剂性能的影响

制备了整体式Ni/γ-Al2O3和添加稀土等碱性助剂的整体式Ni/γ-Al2O3催化剂. 研究了温度、烷氧比、空速和助剂等因素对甲烷部分氧化反应性能的影响,并利用XRD和TPR对催化剂进行了表征. 结果表明,催化剂活性随着温度的升高而增加;CH4转化率随着烷氧比的增加而降低;当空速为1×105 h-1时,整体式催化剂的催化性能最佳. 添加碱性助剂Ce,La,Na,Sr均有利于改善催化剂的还原性能,提高催化剂的活性. 其中添加稀土Ce,La可使副反应CH4+2 O2→CO2+2H2O 完全被抑制,从而使H2选择性达到100%.     

Ni的引入对Cu/γ-Al_2O_3催化剂上含硫低浓度甲烷燃烧特性的影响

采用共浸渍法制备了不同Ni含量的Cu/γ-Al2O3催化剂,在固定床反应器上考察了该催化剂在含硫(SO2,0.01%,体积分数)气氛中对低浓度甲烷(3%)的催化燃烧活性及抗硫中毒稳定性。结果表明,SO2会使Cu/γ-Al2O3催化剂发生硫中毒,Ni的加入可增强其抗硫性能,而且随着Ni含量的增加,其抗硫性改善效果越明显。在Ni含量为10%的Cu/γ-Al2O3催化剂上反应10 h后,甲烷转化率仍可保持在96%以上。SEM、XRD和TPD表征结果显示,Ni的加入促使Cu/γ-Al2O3催化剂表面生成NiAl2O4尖晶石相,提高了催化剂的稳定性。随着Ni含量的增加,催化剂表面Lewis酸性降低,吸附SO2的能力减弱,可延缓催化剂硫中毒,同时也缩短了CO2分子在催化剂表面的停留时间,从而提高了甲烷催化燃烧效率。     

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。     

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。     

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.     

助剂La2O3和载体对镍基催化剂上甲烷解离活化动力学参数的影响

 通过非稳态脉冲动力学方法,考察了载体MgAl2O4和α-Al2O3以及助剂La2O3对Ni催化剂催化解离CH4性能的影响. 在以前的积炭方法中, CH4的解离在很大程度上受积炭的影响. 这里采用非稳态脉冲方法可以得到在新鲜的Ni活性位上CH4解离的本征动力学信息. 在排除了传质和传热的影响之后考察了在Ni/α-Al2O3, Ni/La2O3/α-Al2O3, Ni/MgAl2O4和Ni/La2O3/MgAl2O4催化剂上的CH4解离动力学,求得催化剂表面上平均每个Ni活性位上CH4解离的活化能分别为90.9, 111.8, 79.5和85.9 kJ/mol. 可以看出,载体MgAl2O4比α-Al2O3更能降低Ni上CH4解离的活化能,而La2O3的加入会提高CH4在Ni上的解离活化能. 通过动力学方法,定量地描述了载体和助剂对Ni活性位上CH4解离能力的影响. 同时CH4解离的活化能和指前因子之间存在着补偿效应,这在一定程度上削弱了助剂和载体对Ni上CH4解离的影响.     

CH4、CO2与O2制合成气催化剂研究Ⅵ.催化剂表面积炭种类和积炭动力学研究

利用XPS考察了甲烷、二氧化碳和氧气制合成气反应前后Ni/γ-Al2O3和Ni-Ce-Mn-Li/γ-Al2O3催化剂表面炭物种.发现反应后Ni/γ-Al2O3催化剂表面积炭有四种类型-表面碳酸盐、污染炭、金属炭化物和非活性炭,而高活性和稳定性Ni-Ce-Mn-Li/γ-Al 2O3催化剂表面积炭仅有两种类型--污染炭和金属炭化物.非活性炭是导致催化剂失活的主要原因之一.积炭动力学研究表明: Ni-Ce-Mn-Li/γ-Al 2O 3催化剂上积炭反应的动力学方程为: r0=A·e(-E)/(RT)·PCH41.1·PO2-0.45·PO2-1.80,该催化剂积炭反应的表观活化能较高,从而抑制积炭反应的进行.     

CH4、CO2与O2制合成气催化剂研究VI．催化剂表面积炭种类和积炭动力学研究

利用XPS考察了甲烷、二氧化碳和氧气制合成气反应前后Ni/γ-Al2O3和Ni-Ce-Mn-Li/γ-Al2O3催化剂表面炭物种.发现反应后Ni/γ-Al2O3催化剂表面积炭有四种类型-表面碳酸盐、污染炭、金属炭化物和非活性炭,而高活性和稳定性Ni-Ce-Mn-Li/γ-Al 2O3催化剂表面积炭仅有两种类型--污染炭和金属炭化物.非活性炭是导致催化剂失活的主要原因之一.积炭动力学研究表明 Ni-Ce-Mn-Li/γ-Al 2O 3催化剂上积炭反应的动力学方程为 r0=A·e(-E)/(RT)·PCH41.1·PO2-0.45·PO2-1.80,该催化剂积炭反应的表观活化能较高,从而抑制积炭反应的进行.     

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.     

镍盐前体对Ni/γ-Al2O3催化剂催化加氢活性的影响

用X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、程序升温还原、CO化学吸附和微反应测试等方法研究了不同镍盐前体制备的负载型Ni/γ-Al2O3催化剂的结构和催化α-蒎烯加氢活性.结果表明,用醋酸镍前体制备的催化剂的催化加氢活性远高于用硝酸镍前体制备的催化剂,并且这种催化加氢活性的差异与不同前体制备的Ni O/γ-Al2O3样品表面Ni2 的分散状态及还原度密切相关.当Ni2 负载量远低于其在γ-Al2O3载体表面上的分散容量时,Ni2 优先嵌入载体表面四面体空位,随着Ni2 负载量的增加,嵌入载体表面八面体空位的Ni2 的比例增大.由于醋酸根阴离子对γ-Al2O3载体表面四面体空位的屏蔽效应大于硝酸根阴离子,在醋酸镍前体制备的Ni O/γ-Al2O3样品表面,Ni2 倾向于嵌入载体表面八面体空位且易被还原为金属态Ni0,故用醋酸镍前体制备的Ni/γ-Al2O3催化剂的催化α-蒎烯加氢活性高于用硝酸镍前体制备的催化剂.