镍基中空纤维催化剂实现甲烷高效电催化转化（英文）

随着天然气以及页岩气为代表的非常规天然气的大规模开采,甲烷作为化工原料的直接转化利用受到了越来越多的关注.然而,甲烷分子具有极其稳定的正四面体结构,其物理化学性质非常稳定,如具有高达439 kJ/mol的C–H键能、极弱的电子亲和力、相当大的离子化能量和低的极化率,这都使得甲烷分子C–H键的活化相当困难.如何实现甲烷直接高效催化转化被誉为催化领域的"皇冠式"课题.与经甲烷重整制合成气,然后通过F-T合成获取化学品的间接转化法相比,甲烷直接转化无论在物料、能量转换效率还是在设备成本、环境保护等方面都有着非常明显的优势.以甲烷氧化偶联以及非氧化偶联(如无氧芳构化等)为典型代表的甲烷直接转化研究不断取得突破,但其各自都存在一定的局限性.相比于热催化转化路径,电催化转化路径在许多方面存在着十分明显的优势:(1)反应条件温和,甚至在常温常压条件下也能实现甲烷电催化转化反应的发生;(2)可调控程度高,仅需调节关键实验参数如电压和电流等,就能实现对反应过程热力学以及动力学的调控;(3)能够利用可再生电能驱动甲烷转化反应的发生,可将低品阶的电能转化并存储为化学能.本文采用Ni中空纤维作为基底,在其表面...     

现代蒸汽转化工艺

介绍了蒸汽转化工艺的最新进展。绝热预转化、换热式转化器及自热转化炉等现代转化工艺的开发和应用旨在改善一段转化炉的操作条件,节省转化段的燃料需求,降低整个氨厂的能耗。在转化段引入一种新型高温高压气体预热工艺(里格特工艺),收效也很显著.新型炉管合金和转化催化剂的开发是现代转化工艺的物质基础.参考文献14篇.     

火焰原子吸收光谱法测定天然气转化催化剂中的氧化钾

建立火焰原子吸收光谱法测定天然气转化催化剂中氧化钾的分析方法。该方法将催化剂样品和助溶剂四硼酸锂熔融后再用盐酸溶解定容,采用火焰原子吸收光谱仪对样品溶液进行测定。在优化的实验条件下,钾离子的质量浓度在0.05~0.50 mg/L范围内与吸光度呈良好线性关系,相关系数为0.9995。钾的方法检出限为0.001 mg/L,定量限为0.01 mg/L,测定结果的相对标准偏差为2.6%~4.3%(n=6),样品加标回收率为97.8%~102.3%。与HG/T 3543-2014中的酸溶制样法相比,该方法能够将催化剂样品中的难溶钾盐溶出,分析结果准确度更高,可用于天然气转化催化剂中氧化钾含量的测定。     

金属有机框架催化甲烷直接转化研究进展

甲烷作为重要的气态化石能源,广泛存在于天然气中.利用非均相催化剂将甲烷转化为液体燃料是天然气全面经济开发的有效策略之一.目前催化剂普遍存在催化速率较慢、效率不高及催化剂难回收的问题.作为较新出现的晶态多孔材料,金属有机框架(MOFs)已被证明在各种功能化纳米材料的设计和合成中是有前途的非均相催化剂或载体/前体.本文系统...     

镍基中空纤维催化剂实现甲烷高效电催化转化

随着天然气以及页岩气为代表的非常规天然气的大规模开采,甲烷作为化工原料的直接转化利用受到了越来越多的关注.然而,甲烷分子具有极其稳定的正四面体结构,其物理化学性质非常稳定,如具有高达439 kJ/mol的C-H键能、极弱的电子亲和力、相当大的离子化能量和低的极化率,这都使得甲烷分子C-H键的活化相当困难.如何实现甲烷直接高效催化转化被誉为催化领域的'皇冠式'课题.与经甲烷重整制合成气,然后通过F-T合成获取化学品的间接转化法相比,甲烷直接转化无论在物料、能量转换效率还是在设备成本、环境保护等方面都有着非常明显的优势.以甲烷氧化偶联以及非氧化偶联(如无氧芳构化等)为典型代表的甲烷直接转化研究不断取得突破,但其各自都存在一定的局限性.相比于热催化转化路径,电催化转化路径在许多方面存在着十分明显的优势:(1)反应条件温和,甚至在常温常压条件下也能实现甲烷电催化转化反应的发生;(2)可调控程度高,仅需调节关键实验参数如电压和电流等,就能实现对反应过程热力学以及动力学的调控;(3)能够利用可再生电能驱动甲烷转化反应的发生,可将低品阶的电能转化并存储为化学能.本文采用Ni中空纤维作为基底,在其表面构筑NiO活性层,将NiO@Ni中空纤维作为电极,实现了常温常压条件下的甲烷电催化转化.通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等表征手段,确定了中空纤维特有的多孔三维结构、气体传输规律、NiO活性层分布状态等物化性质.通过电化学交流阻抗与循环伏安等测试手段,获得了电荷传递、电化学活性比表面积等电化学性质.恒电压电氧化甲烷研究发现,1%NiO@Ni中空纤维具有最优的催化活性,分别在1.44 V与1.46 V(vs.RHE)电势下获得54%的甲醇法拉第效率和85%的乙醇法拉第效率.     

甲醇水蒸汽催化转化制氢研究进展

氢气是石油炼制和化学工业的重要原料 .传统的大规模制氢 ,大多采用天然气、轻油、煤焦为原料造气 ,再用深冷或吸收吸附法提取氢气 ,工艺复杂 ,投资大 ,能耗高 .中小规模制氢 .一般采用电解水法 ,缺点是电耗大 .近年来 ,也采用变压吸附技术 ( PSA)从石化过程产生的含氢气体中回收氢气 ,但受具体条件的限制[1 ] .与上述方法相比 ,甲醇 -水蒸汽转化制氢具有独特的优势 .与大规模制氢相比 ,该方法工艺流程短 ,设备简单 ,投资和能耗低 ;与电解水制氢相比 ,甲醇 -水蒸汽转化制氢可降低电耗 90 %以上 ,成本降低 30 %～ 50 % ,甲醇 -水蒸汽制氢成…     

温和条件下催化甲烷氧化制甲醇研究进展

甲烷是燃料或化工生产中最丰富的碳基能源之一,将甲烷转化为液体或固体化学原料将成为全球能源供应的转折点.目前,许多催化此类反应的工作已有大量研究和报道.在这些反应中,甲烷选择性氧化制甲醇被认为是天然气就地价值化的一条有前途的途径.这使得甲烷低温选择性氧化制甲醇技术的发展变得非常迫切,本文综述了CH₄的活化和催化转化,指出了针对特定反应的催化剂的发展趋势.讨论了理想条件下甲烷氧化制取甲烷的反应研究以及Au–Pd合金类、ZSM-5类、MOFs类、单原子类等催化剂对甲烷氧化过程的影响及其催化转化机理.最后,对温和条件下催化甲烷氧化制甲醇催化剂未来发展提出了展望和挑战.     

合成气定向转化制低碳烯烃

正低碳烯烃,包括乙烯、丙烯、丁烯,被广泛用于生产塑料、纤维等化工产品,是基本而重要的化工原料,更是现代化学工业的基石。传统是通过石脑油裂解获得低碳烯烃,对富煤贫油少气的我国来说,开发从煤炭、天然气、生物质等非石油资源制备低碳烯烃的方法具有重要的社会意义和战略意义。合成气是碳资源转化利用的重要平台。自上世纪二十年代,德国科学家Fischer和Tropsch发明了煤经合成气生产液体燃料的费托(FT)过程,研究     

单原子催化甲烷直接转化的研究进展

将甲烷直接转化(DMC)为高附加值化学品(如甲醇等化合物),是实现天然气高效利用的有效途径.因甲烷结构非常稳定,使其在温和条件下(反应温度≤150℃的非强酸介质体系)的高效活化极具挑战性.近年来,单原子催化剂(SACs)因其活性物种的高利用率和高选择性,已引起国内外研究者的广泛关注,并被尝试应用于多种反应.研究表明,S...     

负载Rh催化剂上CO加H2制C2含氧化合物及助剂（载体）作用

石油资源的紧缺, 使得基于利用煤和天然气生产液体燃料及有机化工产品的C1化学得到迅速发展 . 从目前的技术水平看, 煤、天然气的间接转化路线最具应用前景, 即首先将天然气、煤转化为合成气, 然后由合成气来生产化工产品及液体燃料. 除费用高昂的合成气造气过程外, 制约煤、天然气间接利用路线的另一关键因素, 是由合成气出发只能制得有限的几种产物, 远不足于建立起替代以石油为原料的生产路线, 因此, 开展合成气多种转化途径的研究具有重要的现实意义.     

Methane—the Promising Career of a Humble Molecule

Methane, CH4, here represents natural gas (NG) of which it is the main constituent. Routes ofchemical utilisation of NG — as opposed to energy usage — are discussed. A main step is the conversion of NG to synthesis gas, a mixture of CO and H2. Simple molecules derived from synthesis gas, like methanol,can be further reacted to longer-chained hydrocarbons like propylene and other olefins and even to gasoline and diesel.     

Recent progress in methane dehydroaromatization: From laboratory curiosities to promising technology

Direct conversion of methane to benzene or other valuable chemicals is a very promising process for the efficient application of natural gas. Compared with conversion processes that require oxidants, non-oxidative direct conversion is more attractive due to high selectivity to the target product. In this paper, an alternative route for methane dehydrogenation and selective conversion to benzene and hydrogen without the participation of oxygen is discussed. A brief review of the catalysts used in methane dehydroaromatization (MDA) is first given, followed by our current understanding of the location and the active phase of Mo species, the reaction mechanism, the mechanism of carbonaceous deposit and the deactivation of Mo/zeolite catalysts are systematically discussed. Ways to improve the catalytic activity and stability are described in detail based on catalyst and reaction as well as reactor design. Future prospects for methane dehydroaromatization process are also presented.     

Influence of CeO2 and La2O3 on properties of palladium catalysts used for emission control of natural gas vehicles

Pd/YZ-Al2O3 (Y and Zr modified Al2O3, and hereafter, labelled as Al) catalysts with 4 wt% additive CeO2 and/or La2O3 were prepared and characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), NO-temperature programmed desorption (NO-TPD), N2-adsorption/desorption (Brunauer-Emmet-Teller BET method), X-ray diffraction (XRD) and CO-chemisorption. Catalytic activities for CH4, CO and NO conversion were tested in a gas mixture simulated the emissions from natural gas vehicles (NGVs) operated under stoichiometric conditions. The results indicated that all catalysts exhibited excellent catalytic performances for CH4 and CO oxidation and the promoting effect of CeO2 or La2O3 was significant for NO conversion. XPS results showed that the electron density around Pd was increased by CeO2 and/or La2O3, the binding energy of Pd 3d decreased as the order: Pd/Al>Pd/Ce/Al>Pd/La/Al>Pd/CeLa/Al. The electron-rich Pd showed Rh-like catalytic properties which exhibited good activity for the reduction of NO. NO-TPD results showed that the addition of CeO2 and/or La2O3 increased NO adsorption on surface, and promoted the conversion of NO.     

Energochemical technologies: energy and bulk/basic chemicals in a single process

The exoergic reactions, which underlie the production of large-scale basic chemicals for organic industry, can be used for one-pot generation of energy and chemical products. Typical examples include methane oxidative conversion to produce synthesis gas and methane oxidative dimerization to give ethylene and ethane.     

室温光驱动甲烷活化

如何在较温和的条件下将甲烷转化为其它更有价值的有机衍生物,如醇、芳烃、长链烷烃和烯烃等,长期以来是催化、化学及化工领域的热点课题和难点课题之一。为了提高甲烷的转化效率,过去几十年里,研究人员不断开发新的催化剂和新的反应路径。与传统高温热催化方法相比,如果能利用自然界中丰富的太阳能驱动甲烷转化,将同时满足能源和环保两方面的要求,是各种新型非常规策略中比较令人期待的一种。本文从光催化材料的组成、结构及催化路线、催化机制等方面进行总结,对当前室温光活化甲烷分子的研究现状加以论述。     

Methane direct conversion to aromatic hydrocarbons at low reaction temperature

Conversion of pure methane and natural gas with different methane purity to aromatic hydrocarbons at. 773 and 873 K have been investigated. Conversion of methane to aromatics under non-oxidizing conditions can be initiated by higher hydrocarbon mixtures in the feed and, some special coke deposited on Mo/HZSM-5 catalyst at lower reaction temperature. Methane conversion of about 10–20% is obtained at 773 K. The possible reaction mechanism and product phase transformation process for conversion of pure methane and natural gas at lower temperature are proposed. The thermodynamic limitation for methane conversion under non-oxidizing conditions may be circumvented.     

甲烷二氧化碳转化制备富含一氧化碳合成气

研究了甲烷二氧化碳转化反应的热力学特性,计算了反应平衡常数及平衡组成,分析和确定了抑制积碳的生成条件,采用固定床流动和脉冲反应装置研究了Ni/Al_2O_3催化剂对甲烷二氧化碳转化的催化性能。