CeO2、CaO助剂对甲烷部分氧化制合成气Ni/MgOAl2O3催化剂结构和性能的影响

采用BET、H2 TPR、XRD、TEM和活性评价等表征手段，考察了CeO2、CaO助剂对Ni/MgOAl2O3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，单独加入CeO2或CaO助剂可以改善Ni/ MgOAl2O3催化剂中镍物种的还原性能，以CaO尤为明显；CaO作为结构助剂可以降低还原态催化剂中的镍晶粒尺寸，使改性的催化剂具有较好的活性，而CeO2对催化剂的活性未产生显著影响。当CeO2与CaO两种助剂同时对Ni/MgOAl2O3进行改性时，虽然催化剂中镍物种的还原性能没有发生明显变化，但仍具有很好的反应性能，这与CeO2与CaO能够形成CaO-CeO2固溶体有关。CaO-CeO2固溶体不仅与镍物种间存在相互作用，提高了镍物种的分散度、减小了镍晶粒尺寸，还可以提高催化剂的储氧能力和晶格氧的流动性，从而有利于改善其甲烷部分氧化反应性能。     

助剂MgO、CaO对甲烷水蒸气重整Ni/γ-Al_2O_3催化性能的影响

采用固定床装置,考察了以共浸方式引入的助剂MgO、CaO对Ni/γ-Al2O3催化剂在甲烷水蒸气催化重整中的催化反应性能的影响。结果表明,在H2O/CH4/N2的摩尔比为2.86/1/3.28,GHSV为1 800 h-1,反应温度为700℃下,催化剂Ni-CaO/Al2O3催化性能最好;反应初期甲烷转化率可达到96.95%、CO选择性可达68.93%、H2收率可达73.58%。XRD和H2-TPR结果表明,CaO的存在使催化剂中的活性NiO组分增多,还原性和分散性能较好。利用热分析技术对积炭进行考察发现反应10 h后的Ni-CaO/Al2O3催化剂上并未出现导致催化剂失活的炭物种。     

钡改性的Ni/γ- Al2O3催化剂用于甲烷部分氧化的研究

800 ℃、80 000 h－1、CH4/O2/N2=14/7/79下比较了质量分数20%的Ni/γ- Al2O3和Ba改性的Ni/γ- Al2O3催化剂，用于甲烷部分氧化反应的活性和选择性。结果表明，Ba的添加提高了镍基催化剂的活性和稳定性。BET和XRD表明，Ba的加入有利于高温焙烧下抑制大颗粒的Ni Al2O4的形成，保持了高比例的活性镍组分，提高了催化剂催化活性。常压下，xCH4接近100%，sCO、sH2达到92.2%和98.1%，催化剂15 h内活性稍微下降。Ba的加入使Al2O3的晶型转化温度由800 ℃提高到900 ℃，提高了载体的稳定性。     

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。     

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.     

氢气对Ag/Al2O3和Cu/Al2O3催化剂选择性催化C3H6还原NOx反应的影响

 添加H2对Ag/Al2O3和Cu/Al2O3催化剂选择性催化C3H6还原NOx反应具有不同的影响. 原位漫反射红外光谱分析表明,在Ag/Al2O3催化剂上, H2的存在促进了C3H6部分氧化产物烯醇式物种(RCH=CH-O-)和乙酸盐等的形成,烯醇式物种和硝酸盐为主要反应中间体,二者间的相互反应性能很强,能形成高浓度的反应关键中间体异氰酸酯(-NCO)表面吸附物种,因此NOx的去除活性提高; 而在Cu/Al2O3催化剂上, H2的存在并没有促进C3H6部分氧化产物的形成,而且抑制了硝酸盐的形成,进而抑制了C3H6部分氧化产物与硝酸盐反应形成表面-NCO 物种,导致NOx的去除活性降低.     

制备方法对La改性的Ni/γAl2O3催化甲烷部分氧化的研究

采用共沉淀法和浸渍法制备La改性的Ni/γAl2O3催化剂，并用于催化甲烷部分氧化反应。共沉淀法制备的催化剂表现出较高的活性和稳定性。空速为80000h－1、800℃时甲烷的转化率接近100％，H2的选择性达99.8％，且在稳定性实验中保持15h活性变化不大。实验采用BET、TPR和XRD说明共沉淀法制备的镍基氧化铝催化剂中，La的加入提高了催化剂的比表面积，有效的抑制了大颗粒NiAl2O4的形成，降低了催化剂活性组分的还原温度，对POM显示出很高的催化活性。     

甲烷部分氧化制合成气:载体及助剂对Ni系催化剂活性的影响

 采用浸渍法制备了Ni系催化剂,并用程序升温还原和X射线衍射技术对催化剂进行了表征,用固定床微反装置考察了催化剂的催化活性．活性考察结果表明,在Ni担载量为8％的Ni／γ－Al2O3,Ni／δ－Al2O3,Ni／θ－Al2O3和Ni／α－Al2O3四种催化剂上,甲烷部分氧化制合成气反应的活性及产物选择性存在着明显的差异．在770℃下,甲烷转化率及CO和H2的选择性按Ni／γ－Al2O3＜Ni／δ－Al2O3＜Ni／θ－Al2O3≈Ni／α－Al2O3顺序排列．在相同的条件下,加入适量的CeO2助剂后,Ni／γ－Al2O3和Ni／δ－Al2O3上的反应活性和选择性显著提高,而Ni／θ－Al2O3和Ni／α－Al2O3上的活性和选择性却变化不大．同时,表征结果显示,Ni易与γ－Al2O3形成镍铝尖晶石NiAl2O4,加入CeO2助剂能有效地抑制该组分的生成,而Ni／α－Al2O3样品中未发现NiAl2O4．因此,不同Ni／Al2O3催化剂体系上的反应活性及选择性的差异可归结为不同结构Al2O3载体的性质不同,及CeO2对抑制镍铝尖晶石生成的效果不同．     

稀土Ce对制合成气用Ce-Ni/Al2O3催化剂活性和稳定性的影响

 用浸渍法制备了Ni／Al2O3和Ce－Ni／Al2O3催化剂,并用BET,TGA－DTA和XPS技术对催化剂进行了表征,考察了稀土Ce对催化剂性能的影响,探讨了催化剂失活的原因．结果表明,在甲烷部分氧化和二氧化碳重整反应中,稀土Ce存在有部分还原变价过程（Ce4＋→Ce3＋）,不仅抑制了催化剂的积碳,而且改善了催化剂的水热稳定性和催化性能．经过较长时间反应的Ce－Ni／Al2O3催化剂,其比表面积下降,活性物种Ni和助剂Ce向体相迁移或部分流失,以及Ni晶粒的烧结聚集长大可能是造成催化剂逐渐失活的主要原因．     

Ni／Al2O3催化剂上CH4发氧化制合成气反应积炭的原因

采用程序升温在线质谱分析方法，研究了常太条件下CH4在Ni/Al2O3催化剂上分解所形成的碳物种，发现CH4分解形成的NixC会首先转化成不与CO2反应，但在700℃左右可与O2反应的碳；这种碳再向需在800℃才能与O2反应的石墨碳转化，在较低的温度下，NixC向石墨碳转化的速度较慢，而在高温条件下转化速度大大加快，在700℃下，Ni/Al2O3催化剂上的CH4部分氧化制合成气反应生成的积炭主要为石墨碳，是由CH4分解形成的NixC转化而成的，在催化剂中添加适当的助剂，可提高NixC与氧的反应活性，抑制其向石墨碳转化，是改善催化剂抗积碳性能的有效途径。     

甲烷催化部分氧化制合成气的反应机理

借助脉冲反应、质谱-程序升温表面反应（MS-TPSR）等技术研究了Ni／α-Al2O3催化剂上甲烷催化部分氧化制合成气（POM）的反应机理．结果表明,NiO上CH4不能解离产生H2只有当NiO被CH4还原为Ni0后,CH4才能解高产生H2,Ni0是CH4活化和POM反应的活性相;POM反应机理遵循直接氧化机理,CH4和O2均在Ni0上活化,活化过程形成的Ni…C和Niδ…Oδ物种是反应历程中的关键物种,Niδ …Oδ物种高选择性地与CH4解离产生的碳物种Ni…C反应生成CO．     

焙烧温度对NiO/δ-Al2O3催化剂性能的影响

应用ＸＲＤ,ＴＰＲ,Ｈ２－ＴＰＤ技术研究焙烧温度对ＮｉＯ／δ－Ａｌ２Ｏ３催化剂性能的影响。结果表明,随着焙烧温度的增高,ＮｉＯ与载体Ａｌ２Ｏ３之间相互作用逐渐增强,直至最后生成ＮｉＡｌ２Ｏ４尖晶石。同时表明,随着焙烧温度的提高,催化剂的还原温度明显增高。另外,ＴＰＲ结果还表明ＮｉＡｌ２Ｏ４仅仅是与载体发生强相互作用的那部分ＮｉＯ进一步进入Ａｌ２Ｏ３晶格的结果,而游离态的ＮｉＯ不参与形成ＮｉＡｌ２Ｏ     

流化床甲烷部分氧化制合成气Ni催化剂及助剂La的作用

在流化床中,考察了不同Ni担载量的Ni/γ-Al2O3催化剂对POM反应的催化性能,以8％Ni最佳,TPR结果表明。催化剂表面主要有两种化学状态的NiO。当镍担载量≤2％时,催化剂表面 仅存在一种高温下才能被还原的NiO,在Ni催化剂中添加La,可削弱NiO与载体间的相互作用,并且可减缓在CH4＋O2气氛下升温过程中NiO与载体发生强相互作用 生成NiAl2O4,因此添加La的Ni催化剂在750℃就能引发甲烷部分氧化（POM）反应,且反应引发后可获得与经700℃H2还原后的Ni^0催化剂相同的反应性能。     

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。     

CH4,CO2和O2制合成气反应中载体对Ni催化剂抗氧化性能的影响

在ＣＨ４、ＣＯ２ 催化氧化制合成气反应中, Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３ 催化剂在高温下生成ＮｉＡｌ２Ｏ４ 尖晶石,是导致催化剂失活的一个重要因素． 通过向载体（Ａｌ２Ｏ３）中添加各种氧化物, 使得催化剂的抗氧化性能得到改善． 并运用ＴＰＲ、ＸＲＤ对催化剂进行表征, 发现催化剂的抗氧化性顺序为： Ｎｉ／ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３ ＞ Ｎｉ／ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３ ＞ Ｎｉ／ＣｅＯ２－Ａｌ２Ｏ３ ＞ Ｎｉ／Ｌａ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３ ＞ Ｎｉ／Ｙ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３ ＞ Ｎｉ／ＴｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３＞ Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３＞ Ｎｉ／Ｆｅ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３．     

焙烧温度对甲烷催化部分氧化Ni/MgO-Al2O3催化剂结构和性能的影响

采用TPR、BET、XRD、TG及反应性能评价等研究方法，考察了焙烧温度对甲烷催化部分氧化制合成气Ni/MgO-Al2O3催化剂结构和性能的影响。研究结果表明，随焙烧温度的升高， Ni/MgO-Al2O3中的镍物种与载体作用逐渐增强，生成了NiAl2O4尖晶石和NiMgO2固熔体。虽然焙烧温度提高会使催化剂比表面降低，由于尖晶石结构的形成，其热稳定性会明显提高，将有利于抑制催化剂在反应过程中因烧结而失活的可能性。与低温焙烧的催化剂相比，高温焙烧的催化剂仍表现出良好催化反应性能，并具有相对较好的稳定性。高温焙烧的催化剂在反应过程中床层的热点温度相对较低，热点温度波动幅度也较小。低温和高温焙烧的Ni/MgO-Al2O3催化剂在常压、1 083 K、CH4与O2摩尔比为1.8、空速2.66×105 h－1的反应条件下均具有良好的抗积炭性能。     

甲烷部分氧化制合成气Ni/MgO和Ni-MgO/MgO催化剂的研究

甲烷氧化偶联制乙烷、乙烯以及甲烷选择氧化制甲醇、甲醛等反应 ,因其转化率和收率低 ,故短期内无法实现工业化 .目前 ,工业上应用甲烷蒸汽转化制合成气 ,进而合成氨等化工产品 .甲烷蒸汽转化制的合成气 ,其 H2 /CO≥ 3,不适用于甲醇合成和 F- T合成 .而甲烷部分氧化制的合成气 ,其H2 /CO≤ 2 ,因而最适合用于甲醇合成和 F- T合成 ,故近 1 0年来倍受科学家的关注[1 ,2 ] .在 CH4部分氧化制合成气中 ,钌、铑、钯、铂等贵金属催化剂的活性高、选择性好、稳定性好[1 ] ,但价格昂贵 (负载量以 1 2 %～ 4 0 %为佳 ) ,因而难以实现商品化 .N…     

Yttria promoted metallic nickel catalysts for the partial oxidation of methane to synthesis gas

A metallic Ni catalyst was prepared with nickel sponge, followed by acid treatment. It was further promoted with yttria by an impregnation method. The catalysts were characterized by SEM, BET, XRD, TPR, XPS, etc., and studied in the partial oxidation of methane to syngas. The characterization results showed that the yttria promoted metallic Ni catalysts had high specific surface area and more NiO. The reaction results showed that the yttria promoter increased the CH4 conversion and the selectivity for H2 and CO.     

Pt/Al2O3和Pt/CeO2/Al2O3催化甲烷部分氧化制合成气反应

研究了Pt/Al₂O₃和Pt/CeO₂/Al₂O₃对甲烷部分氧化制合成气反应的催化活性,发现Pt/CeO₂/Al₂O₃显示了更高的甲烷转化率和合成气选择性.用H₂-TPR、H₂-TPD、SEM-EDX和XRD等技术对催化剂进行了表征.CeO₂和Pt相互作用促进Pt在催化剂表面的分散,抑制Pt在催化剂表面的迁移;降低了催化剂的燃烧活性,提高了催化剂的部分氧化活性和选择性,可避免因催化剂床层局部温度过高而导致催化剂活性下降或失活,提高了催化剂的稳定性.同时,CeO₂通过促进水汽变换反应使反应体系迅速达到平衡,提高了催化剂对H₂的选择性.