NiO/La2O3催化剂上甲烷催化部分氧化制合成气的研究

采用浸渍法制备了一系列不同N i含量的N iO/La2O3催化剂,并利用XRD、BET对催化剂结构进行了表征,采用常压下固定床石英管反应器考察了催化剂对甲烷部分氧化制合成气的反应性能和催化剂的稳定性,其甲烷转化率与反应温度、N i含量以及空速有关.结果表明,N i含量为30%的N iO/La2O3催化剂具有良好的催化活性,800℃时甲烷的转化率为88%,CO选择性可达83%,100 h的连续测试显示N iO/La2O3具有良好的稳定性.     

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．     

NiO/LaMnO3催化剂用于乙醇水蒸气重整反应

采用柠檬酸络合-浸渍法制备了NiO/LaMnO3钙钛矿型复合氧化物催化剂并将其应用于乙醇水蒸汽重整制氢反应, 考察了NiO含量、焙烧温度对催化剂性能的影响, 采用XRD、TPR和热分析等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, 该催化剂具有高活性、高选择性和良好的稳定性. 催化剂中的NiO含量和焙烧温度对催化性能有显著影响. 在原料气体积组成为20%(体积分数, φ) C2H5OH 和水以及80%(φ)N2, 其中水醇摩尔比为3:1, 空速为80000 mL·h-1·g-1 cat, 反应温度为400 ℃时, 15%(质量分数, w)的NiO/LaMnO3上, 乙醇转化率接近100%. 关联催化剂活性和TPR及XRD实验结果, 发现催化剂的高活性源于由催化剂前驱体中进入钙钛矿型复合氧化物晶格中的镍离子被还原所得的金属镍.     

Pt/TiO2光催化甲烷重整水气制氢

在室温下以太阳能替代传统的高温高压热反应条件,在固定床装置中实现连续动态光催化甲烷重整水气(PSRM)制氢反应:CH4+2H2O(g)→4H2+CO2. 产物的主成分是H2和CO2,同时检测到微量或痕量的C2H6、C2H4和CO. 重点考察了以光沉积法负载Pt的TiO2(p-Pt/TiO2)为光催化剂,该反应体系在不同CH4/H2O进料摩尔比、进料的总流速、光照波长、催化剂用量以及贵金属的负载方式等的实验条件对氢气产率的影响. 最优化的反应条件为:CH4/H2O进料摩尔比为4; 进料总流速为0.5 mL.min-1; 光沉积负载要优于浸渍法; 相同的负载方式Pd和NiOx为比较优异的助催化剂; 最佳催化剂用量为20 mg.cm-2. 最后循环实验结果表明,p-Pt/TiO2及反应体系都具有比较高的稳定性.     

La2NiO4／Al2O3催化剂上CH4／CO2的重整

 通过溶胶－凝胶方法制备了尖晶石结构的La2NiO4／Al2O3催化剂，采用BET，XRD和TG表征了催化剂的孔分布、比表面积、体相组成以及凝胶样品的热失重和热分解过程．将催化剂应用于CH4／CO2重整反应制合成气，考察了惰性气体和反应温度对转化率、选择性以及积碳的影响．结果表明，在高空速（GHSV＝4．8×104ml／（g·h））下，CH4和CO2转化率分别为51％和60％，CO和H2的选择性约为98％和92％，惰性气体He的引入明显地提高了CH4和CO2的转化率．     

载体对负载钴催化剂CH4/CO2重整反应的影响

重整制合成气;载体对负载钴催化剂CH4/CO2重整反应的影响     

Electrochemical Conversion of CO2 to Syngas with Controllable CO/H2 Ratios over Co and Ni Single-Atom Catalysts

The electrochemical CO₂ reduction reaction (CO₂RR) to yield synthesis gas (syngas, CO and H₂) has been considered as a promising method to realize the net reduction in CO₂ emission. However, it is challenging to balance the CO₂RR activity and the CO/H₂ ratio. To address this issue, nitrogen-doped carbon supported single-atom catalysts are designed as electrocatalysts to produce syngas from CO₂RR. While Co and Ni single-atom catalysts are selective in producing H₂ and CO, respectively, electrocatalysts containing both Co and Ni show a high syngas evolution (total current >74 mA cm⁻²) with CO/H₂ ratios (0.23–2.26) that are suitable for typical downstream thermochemical reactions. Density functional theory calculations provide insights into the key intermediates on Co and Ni single-atom configurations for the H₂ and CO evolution. The results present a useful case on how non-precious transition metal species can maintain high CO₂RR activity with tunable CO/H₂ ratios.     

NiO-MgO固溶体的形成对Ni/MgO-AN催化CO2重整CH4反应活性和稳定性的影响

 以在流动N2中热处理的Mg(OH)2醇凝胶制得的纳米氧化镁(MgO-AN)为载体,浸渍Ni(NO3)2后经不同温度焙烧得到Ni含量为8.8%的NiO/MgO样品,还原后制得Ni/MgO-AN催化剂. 采用XRD和TPR技术对NiO和MgO之间形成的NiO-MgO固溶体进行了表征,并将Ni/MgO-AN催化剂用于催化CO2重整CH4反应. 结果表明,在低于650 ℃焙烧时, NiO不能完全溶入MgO中,NiO/MgO样品中存在自由的NiO粒子,还原态Ni/MgO-AN催化剂在CO2重整CH4反应中的稳定性低; 当样品焙烧温度等于或高于650 ℃时,NiO可以完全溶入MgO中形成NiO-MgO固溶体,还原态Ni/MgO-AN催化剂具有高稳定性.     

Oxidative Conversion of Methane/Natural Gas into Higher Hydrocarbons

Oxidative coupling of methane (OCM) to ethylene and ethane is a futuristic process of great practical importance for the effective utilization of methane/natural gas. A brief summary of the work carried out at National Chemical Laboratory (Pune) for the development of catalyst and catalytic process for OCM, particularly addressing the major issues/limitations of the OCM process and efforts made to overcome the problems is presented. This review particularly covers the development of a number of highly active/selective and stable unsupported and supported (using commercial catalyst carriers) catalysts for the OCM process and also the process of improvements/modifications to overcome most of the limitations of OCM.     

载体对负载钴催化剂CH_4/CO_2重整反应的影响

采用固定床微反应器、利用 XRD及 TPR技术研究了载体对负载于 γ- Al2 O3、Si O2 和HZSM- 5分子筛上的 Co催化剂的 CH4/ CO2 重整制合成气反应性能的影响 .结果表明 ,金属与载体之间的相互作用是影响催化剂活性和稳定性的重要因素 .HZSM- 5是一种优良载体 ,但硅铝比较低易积炭 ;Co/ Si O2 及低负载量的 Co/ Al2 O3催化剂活性较低易失活 ,其失活原因前者为 Co0 晶粒的烧结 ,后者为 Co0 向 Co Al2 O4的转变 .探讨了金属 -载体相互作用与催化剂性能之间的关系     

高稳定度CH4/CO2重整Ni/MgO催化剂的研究

用TPR,TPD,TPO,TPMC(程序升温CH₄解离积炭)和活性评价等手段研究了普通浸渍法与载体盐助分散浸渍法制得的CH₄/CO₂重整制合成气Ni基催化剂的性能.结果表明,用载体盐助分散浸渍制备的催化剂Ni-O-Mg间作用较强,吸附CO₂能力较大,CH₄解离积炭量少,因此其稳定性及寿命较好.     

冷等离子体作用下CH_4-CO_2转化制合成气

在常温常压条件下 ,利用电晕放电 ,使 CH4 - CO2 混合气转化生成合成气 .结果表明 ,该过程中 CH4 和 CO2 的转化率与反应体系能量密度、原料气配比和流速等有关 .在 0 .1MPa气压 ,能量密度为 10 50 k J/ mol(反应体系温度低于 50 0 K) ,n( CH4 )∶ n( CO2 ) =1∶ 2条件下 CH4 和 CO2 的转化率分别超过 60 %和 50 % ,超出了热力学平衡转化率的限制 .通过调配原料的配比 ,可以得到不同 n( H2 ) / n( CO)比值的产物 .对该体系的反应机理进行了探讨 .     

Semiconductor Photocatalysts for Non-oxidative Coupling,Dry Reforming and Steam Reforming of Methane

Methane is one of the promising alternatives of petroleum, which should be used for not only a fuel but also a resource for hydrogen and more useful chemicals as with the petroleum. However, the selective methane conversion to them is still difficult in contrast to the combustion. Three types of photocatalytic reactions for methane conversion, i.e., the photocatalytic non-oxidative coupling of methane (2CH₄ → C₂H₆ + H₂), the photocatalytic dry reforming of methane (CH₄ + CO₂ → 2CO + 2H₂) and the photocatalytic steam reforming of methane (CH₄ + 2H₂O → 4H₂ + CO₂), can take place around room temperature or at a mild condition such as 473 K using photoenergy and semiconductor photocatalyst. In the present short review, the details of each photocatalytic reaction and the design concept of the semiconductor photocatalysts for each photocatalytic methane conversion were summarized and discussed.     

CO2重整甲烷反应高效稳定Ni/ZrO2催化剂的纳米结构特点

分别通过在常压流动N2气中加热处理ZrO(OH)2醇凝胶和在空气中焙烧ZrO(OH)2水凝胶制备了含不同晶相组成和不同尺寸ZrO2纳米粒子的Ni/ZrO2催化剂.Ni/ZrO2催化剂上CO2重整CH4反应的活性和稳定性以及多种催化剂表征(XRD,TEM,TPR及TPD等)数据表明,高效稳定的Ni/ZrO2催化剂必须具有“金属/氧化物”纳米复合物的特征.ZrO2纳米粒子的晶相组成对CO2重整甲烷反应中纳米复合物型Ni/ZrO2催化剂的稳定性没有明显影响.     

Electrochemical Conversion of CO2 to Syngas with Controllable CO/H2 Ratios over Co and Ni Single‐Atom Catalysts

The electrochemical CO₂ reduction reaction (CO₂RR) to yield synthesis gas (syngas, CO and H₂) has been considered as a promising method to realize the net reduction in CO₂ emission. However, it is challenging to balance the CO₂RR activity and the CO/H₂ ratio. To address this issue, nitrogen‐doped carbon supported single‐atom catalysts are designed as electrocatalysts to produce syngas from CO₂RR. While Co and Ni single‐atom catalysts are selective in producing H₂ and CO, respectively, electrocatalysts containing both Co and Ni show a high syngas evolution (total current >74 mA cm^?2) with CO/H₂ ratios (0.23–2.26) that are suitable for typical downstream thermochemical reactions. Density functional theory calculations provide insights into the key intermediates on Co and Ni single‐atom configurations for the H₂ and CO evolution. The results present a useful case on how non‐precious transition metal species can maintain high CO₂RR activity with tunable CO/H₂ ratios.     

加压下Ni/MgO催化剂催化CO2重整CH4反应的特性

 以在流动N2中热处理的Mg(OH)2醇凝胶制得的纳米氧化镁(MgO-AN)为载体,制备了Ni/MgO-AN催化剂. 这种催化剂在常压下的CO2重整CH4反应中表现出了高活性和稳定性,而在加压反应中的催化活性随着反应压力的升高而降低,并呈现出自稳定特性. 采用TG,XRD和TPH技术对催化剂进行了表征. 结果表明,常压反应中催化剂表面的积炭量很少,而在加压反应中催化剂表面有明显的积炭,且积炭量随着反应的进行逐渐增加,并在12 h左右达到一个稳定值. 催化剂的活性组分金属Ni在常压CO2重整CH4反应中不发生烧结长大,而在加压反应中发生明显的烧结. 常压反应中催化剂表面只形成一种积炭物种,而在加压反应中形成两种积炭物种. 因此,Ni/MgO-AN在加压反应中的催化行为与常压反应中的有明显区别.     

镍-铁双金属催化剂在乙酸水蒸气重整制氢反应中的催化性能 --铁的互补作用和甲烷及CO生成的反应路径

本文研究了镍-铁双金属催化剂在乙酸水蒸气重整制氢反应中的催化性能。研究结果显示单金属铁催化剂对乙酸重整反应活性很低,但是对一氧化碳的中温变换反应有较好的催化性能。镍单金属催化剂对乙酸水蒸气重整制氢反应有非常好的初始催化活性,但是催化剂的长期稳定性很差。镍-铁复合催化剂的低温活性（623 K）和长期稳定性（100小时）都远好于单金属催化剂。这主要是因为铁的加入可以促进镍的分散,形成更多的表面活性位同时有助与防止镍的烧结。本研究也对乙酸重整反应中的两个主要气体副产物（一氧化碳和甲烷）的反应路径进行了分析。研究发现反应温度决定一氧化碳和甲烷的反应路径。673K是一个临界温度。低于此温度,甲烷的产生主要来自于一氧化碳和二氧化碳的甲烷化,而高于673K,甲烷主要来自于乙酸的直接裂解。对于一氧化碳副产物而言,低于673K其主要来自于乙酸的裂解或者不充分的水蒸气重整反应,而高于673K产生的一氧化碳则主要来自与逆水煤气变换反应。