Ni/ZrO2催化剂上甲烷水蒸气重整反应的研究

研究了Ni/ZrO2催化剂对甲烷水蒸气重整制合成气的反应性能。考察了催化剂的还原温度、载体焙烧温度以及反应温度、原料配比和空速等对催化剂性能的影响。利用XRD、TEM、XPS等手段对催化剂的织构形貌进行了表征。研究表明，Ni/ZrO2催化剂用于甲烷水蒸气重整制合成气不仅具有较高的活性，也具有较好的稳定性。水蒸气比增加，CH4转化率增大、CO选择性下降。CH4转化率及CO选择性均随空速增大而下降。使用10%Ni/ZrO2催化剂，在650 ℃、空速1.984×104 h－1、原料气配比H2O∶CH4∶N2=2∶1∶2.67的条件下，获得CH4转化率85%、CO选择性70%的结果。     

乙醇水蒸气重整Co/CeO2催化剂

 采用共沉淀法制备了Co/CeO2催化剂并将其应用于乙醇水蒸气重整制氢反应,考察了活性组分含量和焙烧温度对催化剂性能的影响. 结果表明,在原料气水∶乙醇∶N2摩尔比为3∶1∶16, 空速为40 L/(g·h)和反应温度为350～600 ℃的条件下, 经650 ℃焙烧的10%Co/CeO2催化剂对乙醇水蒸气重整制氢反应具有高活性和高选择性. 在500 ℃下进行的40 h稳定性测试中,该催化剂上的乙醇转化率始终接近100%, 反应后气体中的H2含量保持在65%左右. X射线衍射表征结果显示,焙烧后催化剂的主要物相组成为Co3O4和CeO2, 二者之间存在相互作用. Co/CeO2催化剂中钴的主要存在形式包括小晶粒的钴氧化物、大晶粒Co3O4和进入CeO2晶格的钴,Co3O4含量和焙烧温度的改变可影响催化剂中钴的存在形式. 由催化剂中高分散小晶粒的钴氧化物还原所得的金属钴是关键的活性组分.     

Al2O3担载Ni-Cr/MgAl2O4催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢研究

利用浸渍法制备了担载于γ-Al2O3上的Ni-Cr/MgAl2O4尖晶石催化剂,考察了催化剂对乙醇水蒸气重整的性能,结合X射线衍射(XRD)的表征结果,研究了催化剂的构效关系.实验结果表明,Ni、Cr担载量为15%和5%的催化剂对乙醇中低温水蒸气重整反应(SRE)表现出较高的催化活性和选择性,400℃时乙醇转化率可达到98.9%,氢气选择性为51.4%;450℃时,转化率可达到100%,氢气选择性为73.8%.     

不同载体对钌基催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢性能的影响

采用La2(CO3)3空气焙烧法制备了La2O2CO3载体, 采用浸渍法制备了不同比例的ZnO-La2O2CO3复合载体及Ru/ZnO, Ru/La2O2CO3, Ru/ZnO-La2O2CO3催化剂, 考察了各催化剂催化乙醇水蒸气重整反应的性能, 并用XRD, TPR技术对催化剂进行表征. 结果表明, 在复合载体负载的催化剂中有钌镧复合氧化物生成, 其中Zn:La摩尔比为1:1时, 催化剂显示了最好的乙醇水蒸气重整性能, 450 ℃时乙醇的转化率为100%, 氢气的选择性达到90%, 而CO的选择性低于1%.     

焙烧温度对Ni-Mg基蜂窝状催化剂生物燃气重整调变性能的影响

采用浸渍法制备了Ni、Mg双金属负载在堇青石表面形成的蜂窝状催化剂,研究了焙烧温度对催化剂结构和生物质粗燃气重整反应性能的影响.结果表明,在不同焙烧温度下主要有NiO和NiMgO₂固溶体物相生成.相比于其他焙烧温度,催化剂在650 ℃焙烧温度下更有利于镍活性金属位的分散和活性位数量的增加.在干重整反应条件下,CH₄、CO₂的转化率以及H₂、CO产率随焙烧温度的升高呈现先增加后降低的变化趋势,在650 ℃焙烧温度下达到最高.在水蒸气重整反应条件下主要发生烃类产物与H₂O和CO₂的重整反应以及水煤气变换反应,焙烧温度的升高有利于水煤气反应的进行.此外,焙烧温度对于干重整反应条件下的H₂/CO体积比调节影响较小,而对于水蒸气重整反应条件下的H₂/CO体积比可进行选择性调节.     

焙烧温度对有色金属尾矿载体及Ni基催化剂的性能影响

以尾矿为载体原料,经不同温度焙烧预处理、等体积浸渍制备了一系列负载型Ni/SiO2-CaO-Fe2O3催化剂并用于CO2重整CH4制合成气,重点考察了载体原料的焙烧温度对催化剂性能的影响.用ICP-AES,XRD测定了有色金属尾矿的成分,用H2-TPR,CO2-TPD,TPO等对催化剂的还原性能、吸附性能、抗积炭性能进行了表征.结果表明,载体原料经850℃焙烧后所负载的镍催化剂在800℃条件下CO2转化率为78.5%,CH4转化率为71.2%,CO和H2选择性分别达到92.2%,89.5%.     

Utilizing Non-ferrous Metal Tailings to Propare Ni/SiO2 -CaO-Fe2O3 Catalyst for CO2 Reforming of CH4 to Syngas

以尾矿为载体原料,经不同温度焙烧预处理、等体积浸渍制备了一系列负载型Ni/SiO2-CaO-Fe2O3催化剂并用于CO2重整CH4制合成气,重点考察了载体原料的焙烧温度对催化剂性能的影响.用ICP-AES,XRD测定了有色金属尾矿的成分,用H2-TPR,CO2-TPD,TPO等对催化剂的还原性能、吸附性能、抗积炭性能进行了表征.结果表明,载体原料经850℃焙烧后所负载的镍催化剂在800℃条件下CO2转化率为78.5%,CH4转化率为71.2%,CO和H2选择性分别达到92.2%,89.5%.     

Ni/Al2O3和Ni/La2O3催化剂上低温乙醇水蒸气重整制氢

 采用浸渍、热分解和氢还原等步骤制备了两种纳米晶载体催化剂Ni/Al2O3和Ni/La2O3,应用X射线衍射、X射线光电子能谱、N2吸附和扫描电镜对催化剂的体相和表面结构进行了测定,采用固定床反应器考察了催化剂对乙醇水蒸气重整制氢反应的催化性能. 实验结果表明, 15.3%Ni/La2O3催化剂对乙醇的低温水蒸气重整反应表现出较高的催化活性和稳定性. 250 ℃时乙醇的转化率已达到80.7%,氢气的选择性为49.5%; 330 ℃时乙醇的转化率达到100%,氢气的选择性可达54.3%. 16.1%Ni/Al2O3催化剂对低温乙醇水蒸气重整反应的催化活性较低.     

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.     

Ni-Fe/La2O2CO3催化乙醇水蒸气重整制氢的研究

采用La2(CO3)3空气焙烧法制备了La2O2CO3载体、采用浸渍法制备了Ni,Fe不同比例的Ni-Fe双金属催化剂及Ni/La2O2CO3,Fe/La2 O2 CO3催化剂,考察了各催化剂从300～700℃催化乙醇水蒸气重整反应的性能,并用BET,XRD,TPR等技术对催化剂进行表征。结果表明,相对单一金属催化剂,Ni-Fe双金属催化剂均表现出更高的活性,这可能是因为高分散的Ni,Fe和LaFeyNi1-yO3的共存作用。其中Ni含量为10%,Fe含量为5%时的Ni-Fe/La2O2CO3表现出最高的活性,400℃时乙醇的转化率为100%,H2的选择性最高达到94.1%,而CO的选择性则低至1.2%。     

水热法制备Ni/ Zr0.4Ce0.6O2-Al2O3催化剂上CH4-CO2重整反应研究: NiO含量的影响

采用水热合成法制备不同NiO含量的Ni/Zr0.4Ce0.6O2-Al2O3催化剂，使用X射线衍射（XPD）和H2的程序升温还原（H2-TPR）对样品进行表征，研究了NiO的含量对催化剂结构和CH4-CO2重整性能的影响。结果表征表明，少量Ni组分能在催化剂表面分散并进入CeO2-ZrO2固熔体晶格间隙而被固熔体包裹，并使固熔体晶粒变小，促进了固熔体的低温还原，而过量的NiO暴露在外生成NiO颗粒。活性测试结果表明，NiO含量少的样品活性随反应进行有较高的增长。选择适当空速，能使CH4-CO2以1：1反应。     

CO2 Reforming of CH4 over Ni／CeO2-ZrO2-Al203 Prepared by Hydrothermal Synthesis Method

The Ni/CeO2-ZrO2-A12O3 catalyst with different A12O3 and NiO contents were prepared by hydrothermal synthesis method. The catalytic performance for CO2 reforming of CH4 reaction, the interaction among components and the relation between Ni content and catalyst surface basicity were investigated. Results show that the interaction between NiO and A12O3 is stronger than that between NiO and CeO2-ZrO2. The addition of A12O3 can prevent the formation of large metallic Ni ensembles, increase the dispersion of Ni, and improve catalytic activity, but excess A12O3 causes the catalyst to deactivate easily. The interaction between NiO and CeO2 results in more facile reduction of surface CeO2. The existence of a small amount of metallic Ni can increase the number of basic sites. As metallic Ni may preferentially reside on the strong basic sites, increasing Ni content can weaken the catalyst basicity.     

CO_2 Reforming of CH_4 over Ni/CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3 Prepared by Hydrothermal Synthesis Method

The Ni/CeO2-ZrO2-Al2O3 catalyst with different Al2O3 and NiO contents were prepared by hydrothermal synthesis method. The catalytic performance for CO2 reforming of CH4 reaction, the interaction among components and the relation between Ni content and catalyst surface basicity were investigated. Results show that the interaction between NiO and Al2O3 is stronger than that between NiO and CeO2-ZrO2.The addition of Al2O3 can prevent the formation of large metallic Ni ensembles, increase the dispersion of Ni, and improve catalytic activity, but excess Al2O3 causes the catalyst to deactivate easily. The interaction between NiO and CeO2 results in more facile reduction of surface CeO2. The existence of a small amount of metallic Ni can increase the number of basic sites. As metallic Ni may preferentially reside on the strong basic sites, increasing Ni content can weaken the catalyst basicity.     

镍负载量对乙醇水蒸气重整制氢催化性能和催化剂的影响

采用稳态实验对镍负载量对Ni/MgO催化剂在乙醇水蒸气重整反应的影响进行了研究。结果表明,在101.3kPa下,镍负载量越高,催化剂的活性越高。对于催化剂的选择性,存在一个最佳镍负载量为10%Ni/MgO。按选择性从大到小排序,不同镍负载量的催化剂为：10Ni/MgO>15Ni/MgO>12.5Ni/MgO>7.5Ni/MgO≈5Ni/MgO。热分析表明,焙烧过程中不同镍负载量的催化剂镍前体与载体前体之间发生的相互作用不同。XRD和TPR 表征结果显示,催化剂的晶体结构和还原特性也与催化剂上镍的负载量有关。焙烧过程中样品10Ni/MgO上镍前体与载体前体发生了两种相互作用, 并且其氧化态与其他催化剂相比具有特殊的结构和还原性。说明催化剂的选择性不仅受活性相Ni的影响而且受Ni活性相周围环境的影响。     

反相微乳法制备Ni/CeO2纳米复合催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢

采用W/O反相微乳法制备了Ni/CeO2纳米复合催化剂,对比了加热和真空冷冻两种不同干燥方法处理的催化剂以及传统浸渍法制备的催化剂上乙醇水蒸气重整反应性能。由X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、程序升温还原(TPR)和程序升温脱附(TPD)等技术对催化剂进行了表征。实验结果表明,采用反相微乳法制备的Ni/CeO2纳米复合催化剂显示了良好的催化活性和选择性;其中采用真空冷冻干燥处理的催化剂表现出最好的活性,H2产率最高达到42%,CO选择性低至0.35%,并且具有较好的稳定性和抗积炭能力,优于传统浸渍法制备的催化剂。     

Pt/CeO2-ZrO2变换催化剂的制备、表征与性能

 用共沉淀法制备了不同Ce/Zr比的CeO2-ZrO2复合氧化物,用浸渍法制备了Pt/CeO2-ZrO2水煤气变换催化剂,并对该催化剂进行了活性评价. 结果表明,与传统的Cu基低变催化剂相比,该催化剂具有操作温度范围宽和抗氧化冲击等优点,具有应用于车载重整制氢过程的潜力. 考察了温度、空速和汽/气比等条件对催化剂活性的影响,对催化剂的制备参数和工艺参数进行了研究. 结果表明,不同Ce/Zr比的Pt/CeO2-ZrO2催化剂的活性相差很大,其中Pt/Ce0.8Zr0.2O2变换催化剂活性最高. XRD结果表明,制备的Pt/Ce0.8Zr0.2O2形成了固溶体. 通过增加单位质量催化剂表面的Pt原子数可提高催化剂的活性.     

制备条件对Ni/ZrO2-SiO2催化剂煤气甲烷化的影响

采用浸渍法制备了ZrO₂-SiO₂复合载体和Ni质量分数为6%的Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂,考察了载体制备时浸渍溶液pH值、焙烧温度和催化剂制备时的焙烧温度对Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂煤气甲烷化反应性能的影响。采用X射线衍射、程序升温还原和扫描电子显微镜等方法对催化剂进行了表征。结果表明,载体浸渍溶液pH值为8.0～9.0, 载体焙烧温度为550 ℃,催化剂焙烧温度为450 ℃时,Ni/ZrO₂-SiO₂催化剂在煤气甲烷化反应中显示了最优的催化性能,CO转化率100%,CO₂转化率1.8%,CH₄生成速率16.6 mmol/(h·g)。进一步表征发现,制备ZrO₂-SiO₂复合载体时,增大浸渍溶液的pH值有利于形成粒径较小的亚稳态四方晶相ZrO₂,可见四方晶相ZrO₂更有利于甲烷化反应;载体焙烧温度会影响到NiO粒径的大小和其在催化剂表面的分散,温度过高和过低都会导致NiO粒径大小的不适宜以及分散性的降低;催化剂焙烧温度过高则会导致NiO与载体间的相互作用减弱,NiO分散性降低。     

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.