KSM—01硫化钼催化剂甲烷化活性的衰减及其组成结构的变化

自制硫代钼酸铵经热分解所得的硫化钼催化剂有较好的甲烷化活性,但衰减亦较快。本文对反应前后的催化剂及试剂MoS_2进行了IR、LRS、TEM、XPS、XFA、ESR等分析测试,证明了使用后的催化剂中,辉钼矿的晶粒长大,晶型变好,未发现碳的沉积。实验还发现了催化剂中高价钼及硫链的存在,而在反应后均减少或消失,硫钼比降低。本文对上述变化与催化剂活性衰减之间的关系作了分析,认为辉钼矿晶粒的长大以及样品中硫钼原子比的降低,是催化剂活性衰减的两个重要原因。并由此推测硫化钼催化剂上的甲烷化反应是通过双活性中心而进行的。     

碳化镍钼催化剂的制备及其甲烷干气重整活性

Nickel molybdenum carbide catalysts were prepared and their activities in the CO2 reforming of methane at a low CO2/CH4 reactant ratio were investigated using a microreactor at atmospheric pressure and at 973 K.The effect of the catalyst preparation method and the Ni/Mo ratio on the increase in catalyst life and the promotion of catalytic activity were investigated using N2 adsorption,X-ray diffraction, temperature-programmed carburization,temperature-programmed reaction,and a reforming reaction.The 25Ni75Mo catalyst that was carburized at 813 K exhibited the highest hydrogen formation ability and gave the least carbon deposition.The incomplete carburization of the Mo oxide species in the catalyst that was carburized at a lower temperature gradually gave a more active carburized species.The NiMoOxCy in the catalyst was more active in hydrogen formation during the dry reforming of methane whileβ-Mo2C andη-Mo3C2 were less active.     

甲烷化反应过程中硫化的钼催化剂的拉曼光谱研究

本文研究了以γ-Al_2O_3、ZrO_2、CeO_2及La_2O_3为载体的硫化态钼催化剂在甲烷化反应过程中的激光拉曼光谱,发现在反应初期,催化剂表面氧硫钼结构变化较大,其活性下降也较快.在反应温度下,催化剂表面上的-S-键松动,部分硫原子升华,并发生一系列氧硫交换,形成体相MoS_2.甲烷化催化剂活性达到稳定后,则催化剂表面上的主要变化是MoS_2.晶粒不断长大.由于载体效应的影响.各个催化剂上表面结构的不同,与其达到活性稳定的时间有着直接的联系.另外,在反应过程中,催化剂表面上均无积碳形成.提出了硫化态钼催化剂在甲烷化反应过程中的表面结构变化模型.     

超高比表面炭载钼煤气甲烷化催化剂

以沥青中间相为原料，氢氧化钾直接活化，获得了比表面达２３６３ｍ￣２／ｇ的超高比表面炭分子筛（ＣＭＳ）。分别以ＣＭＳ、ＳｉＯ＿２、活性炭和θ－Ａｌ＿２Ｏ＿３为担体，制备了负载钼催化剂，并研究其加压甲烷化反应性能，发现活性依下面顺序增加：θ－Ａｌ＿２Ｏ＿３＜ＳｉＯ＿２＜活性炭（ＡＣ）＜ＣＭＳ。还分别以钼酸铵和磷钼酸（ＨＰＭｏ）为前驱体，制备了ＣＭＳ负载钼催化剂，并考察了其煤气甲烷化活性，发现不同的催化剂前驱体对催化剂反应活性影响很大。根据产物中ＣＨ＿４／ＣＯ＿２的变化，推测ＣＯ在钼催化剂上的甲烷化反应包括如下两个步骤：（１）３Ｈ＿２＋ＣＯ→ＣＨ＿４＋Ｈ＿２Ｏ，（２）ＣＯ＋Ｈ＿２Ｏ→ＣＯ＿２＋Ｈ＿２。     

光还原制备石墨烯-硫化钼RGO-MoSx产氢催化剂

本文以石墨烯氧化物(GO)和硫代钼酸铵((NH₄)₂MoS₄)为前体,曙红(EY)和三乙醇胺(TEOA)为光敏单元和电子牺牲体,通过一种环境友好的光还原方法原位制备了石墨烯-硫化钼(RGO-MoS_x)产氢催化剂。RGO-MoS_x表现出高效的催化产氢活性,石墨烯的引入使其催化产氢效率提高至原来的2.10倍。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)表征,证实了RGO-MoS_x的组成、结构及形貌特征。     

硫化钼催化剂上甲烷化反应的研究——合成气在 MoS_2/Al_2O_3上甲烷化反应的特征

报道了合成气在自制的(Mo 含量为20—100%)MoS_2/Al_2O_3催化剂上、于300—550℃范围内常压甲烷化的规律性。证明在H_2/CO 很宽的范围内,反应按2CO+2H_2=CH_4+CO_2的化学计量关系进行。没有观察到CO 歧化反应的发生。和工业Ni 催化剂作了比较,解释了在这两类催化剂上出现的不同规律性。氧吸附量和X 射线衍射分析表明,反应引起了活性比表面的下降和晶粒长大。     

利用正己烷制备负载型碳化钼催化剂及其加氢脱硫活性

 利用具有较长碳链的正己烷作为原料对氧化钼进行程序升温碳化制备碳化钼. X射线衍射、X射线光电子能谱表征和BET比表面积测定以及噻吩的加氢脱硫活性评价结果表明,正己烷作为碳化原料在600 ℃左右可对担载的氧化钼进行碳化,正己烷的使用不仅可以降低碳化所需的温度,还能在碳化过程中起到一定的改善碳化钼分散度的作用.     

反应气中水对钼基甲烷化催化剂性能的影响

在反应温度550 ℃、空速5 500 h^-1、H₂S体积分数1.2%下对所研制的钼基催化剂进行了耐硫甲烷化活性评价,考察了反应气中添加H₂O对Mo基催化剂耐硫甲烷化活性的影响。结果表明,反应气中添加水对Al₂O₃负载的Mo基催化剂可造成不可逆失活,而添加Co助剂及采用铈铝复合载体的催化剂其稳定性、活性得到了改善和提高。Co的添加能保护Mo基催化剂上的活性组分MoS₂,抑制添加水导致的不可逆失活。当反应气中加入水时,催化剂上主要发生水汽变换反应,且随着水含量升高,水汽变换反应速率增大,会严重影响甲烷化反应的进行。此外,随着水含量的增加,其对催化剂的耐硫甲烷化活性和稳定性的影响程度变大。     

KM-01镍基变换-甲烷化催化剂热稳定性的实验室考察

高效煤气发生炉产生的气体中,一般CO含量较高.而CO热值低、毒性大,不符合安全用气标准,故须进行二次加工,使其全部或部分进行变换-甲烷化反应.在实际使用中,自制KM-01镍基变换-甲烷化催化剂上进行的宏观反应主要有变换、甲烷化和歧化三种放热反应,故催化剂要有良好的热稳定性.     

Pt/CNTs催化剂的制备及其催化臭氧化活性研究

以碳纳米管(CNTs)为催化剂载体, 以H₂PtCl₆•6H₂O为贵金属活性组分前驱物, 采用等体积浸渍法制备了Pt/CNTs催化剂. 以草酸为目标污染物, 考察了所制备催化剂的催化活性, 并采用SEM, XRD和XPS等分析方法对催化剂进行表征. 对活性组分Pt的负载量、氢还原温度和热处理方式进行了研究, 确定了适宜的制备条件为Pt负载量1.0%、氢还原温度350 ℃. 研究表明, 在本实验条件下, 单独臭氧氧化、碳纳米管载体催化臭氧化和Pt/CNTs催化臭氧化分别能去除溶液中3.0%, 72.9%和97.9%的草酸. Pt的负载明显地提高碳纳米管催化臭氧化的效果. XRD分析显示催化剂的活性组分Pt以单质Pt⁰的形式存在; 与氢还原过程相比, 在空气气氛中焙烧制备的Pt/CNTs催化剂表面Pt的结晶度过高, 而且XPS结果表明此催化剂表面的Pt有化学吸附氧存在, 导致催化活性降低.     

钼镍负载催化剂表面组份及其活性的研究

利用X光光电子能谱(XPS)，激光拉曼光谱(LRS)和程序升温还原(TRP)等技术，研究了高载钼量的负载钼镍催化剂的表面组份形式．结果表明，催化剂在氧化态、还原态、硫化态时表面的主要组份分别以类似NiMoO_4结构的NiMo_xO_y多种价态钼酸盐及金属镍，氧硫钼镍及硫化钼形式存在．三种化学态的加氢脱硫活性顺序为硫化态，还原态>>氧化态．还原态表面检测到金属镍，据此提出了金属镍所产生的氢溢流效应是还原态活性明显增加的一个原因．文中由硫化态、还原态表面组份与反应活性之间的关联结果支持了Kwart提出的多点催化反应机理．     

不同金属改性Ni/KIT-6催化剂的制备及其甲烷化性能研究

采用共浸渍法分别制备了用Mg、Ce、V、La金属改性的Ni/KIT-6催化剂,用于CO₂甲烷化反应的研究。利用N₂吸附-脱附、X射线衍射、H₂程序升温还原、H₂程序升温脱附、透射电镜手段对催化剂进行了表征,考查了不同金属助剂对Ni/KIT-6的影响。结果表明,在KIT-6载体上活性金属和助剂的分散度都非常高,Ni粒子的分散度主要取决于KIT-6载体高度有序的介孔结构的限域作用,不受助剂金属添加的影响。各助剂金属的加入几乎不影响Ni/KIT-6催化剂的表面形貌,但对Ni金属还原的难易程度和还原度有影响。在研究的几种金属中,V金属使催化剂中Ni金属的还原最容易,还原度更高,且V金属的氧化物具有改变CO₂反应机理的作用,使得甲烷化反应进行的最好。用V改性后的催化剂与未改性的催化剂相比,CO₂的转化率提高了3.7%,CH₄的选择性提高了11.6%,CH₄的选择性达到了100%。     

临CO_2气氛下钼基催化剂耐硫甲烷化性能研究

在反应温度550℃、空速5 000 h~(-1)和1.2%H_2S浓度下,考察了反应气中添加CO_2对负载型Mo基催化剂甲烷化活性的影响。结果表明,添加CO_2会促进逆水煤气变换反应,从而降低Mo O_3/Al2O_3催化剂的耐硫甲烷化活性。与Mo O_3/Al2O_3催化剂相比,添加CO_2对铈铝复合载体负载的Co-Mo双组分催化剂的影响较小。通过表征发现,添加CO_2引起催化剂活性下降的主要原因是由于其增强了逆水煤气变换反应过程,使甲烷化过程可用氢气量减小。另外,逆水煤气变换反应生成的水会影响催化剂表面结构和组成。在连续加入10%CO_220 h后停止加入CO_2,催化剂的耐硫甲烷化活性可以得到恢复,因此,认为CO_2加入量低于10%时,对催化剂及甲烷化反应的影响是可逆的;但CO_2加入量大于10%后由于生成的水量增大会破坏催化剂的结构并减少活性位,从而造成催化剂的不可逆失活。     

长焰煤气变换—甲烷化催化剂的活性及积炭规律

由长焰煤气化制造城市煤气,虽然具有投资少,见效快等优点,但其热值低,煤气中主要成分为:CO～28%,H_2～50%,CO_2～12%,N_2～5%,CH_4～4.5%等。其中CO 含量高达28%,显然不适于直接用作城市煤气,需经变换—甲烷化反应以降低CO 浓度,提高CH_4含量。本文对用于长焰煤气变换—甲烷化反应的镍基催化剂做了初步研究。着重研究了在水蒸气存在时,不同反应温度下反应活性和积炭量的变化规律。     

溶液燃烧法制备的Ni基催化剂及其浆态床甲烷化催化性能

分别以硝酸铝、硝酸氧锆、硝酸镧和硝酸铈为载体前驱体,与硝酸镍和尿素配制水溶液,采用溶液燃烧法制备了Ni-Al₂O₃、Ni-ZrO₂、Ni-La₂O₃和Ni-CeO₂催化剂,研究了浆态床CO甲烷化催化性能,并进行了低温N₂吸附-脱附、XRD、SEM、TEM、H₂-TPR和H2化学吸附等表征分析.结果表明,以硝酸铝为前驱体制备Ni-Al₂O₃催化剂时燃烧火焰稳定且持续时间长,达23 s,样品比表面积(468 m²·g^-1)和金属Ni表面积(10 m²·g^-1)均较大、Ni粒径小(3~5 nm)且分散度高,CO甲烷化催化活性和稳定性好,CO转化率和CH₄选择性分别达到94%和95%,在100 h的甲烷化反应中未出现明显失活;以硝酸氧锆和硝酸镧为前驱体制备样品时未出现明显的燃烧火焰,持续时间仅为12 s和5 s,催化剂比表面积、金属表面积及催化活性均较低;以硝酸铈为前驱体制备样品时燃烧过程迅速而剧烈,样品比表面积(22 m²·g^-1)和金属Ni表面积(5 m²·g^-1)小、Ni粒径大且分散性差,甲烷化催化性能最差,CO转化率仅为41%,CH₄选择性仅为89%.     

溶液燃烧法制备的Ni基催化剂及其浆态床甲烷化催化性能

分别以硝酸铝、硝酸氧锆、硝酸镧和硝酸铈为载体前驱体,与硝酸镍和尿素配制水溶液,采用溶液燃烧法制备了Ni-Al2O3、Ni-Zr O2、Ni-La2O3和Ni-Ce O2催化剂,研究了浆态床CO甲烷化催化性能,并进行了低温N2吸附-脱附、XRD、SEM、TEM、H2-TPR和H2化学吸附等表征分析。结果表明,以硝酸铝为前驱体制备Ni-Al2O3催化剂时燃烧火焰稳定且持续时间长,达23 s,样品比表面积(468 m2·g-1)和金属Ni表面积(10 m2·g-1)均较大、Ni粒径小(3~5 nm)且分散度高,CO甲烷化催化活性和稳定性好,CO转化率和CH4选择性分别达到94%和95%,在100 h的甲烷化反应中未出现明显失活;以硝酸氧锆和硝酸镧为前驱体制备样品时未出现明显的燃烧火焰,持续时间仅为12 s和5 s,催化剂比表面积、金属表面积及催化活性均较低;以硝酸铈为前驱体制备样品时燃烧过程迅速而剧烈,样品比表面积(22 m2·g-1)和金属Ni表面积(5 m2·g-1)小、Ni粒径大且分散性差,甲烷化催化性能最差,CO转化率仅为41%,CH4选择性仅为89%。     

硫化钼系催化剂上低碳醇的分布规律

对低碳混合醇的合成机理,有些学者曾提出了一些假说,例如Graves的构想以及Smith和Anderson的模型等。这些假说有的已被实验所验证,成功地描述了催化剂上产物的分布情况,但对于硫化钼系催化剂,由于发展较晚,尚未见到系统的合成机理的研究报道。Schulz-Flory方程(简称S-F方程)是用来解释费托合成烃类产物的分布规律。我们考察了硫化钼系催化剂上醇类产物分布的特点,得出了醇类分布符合S-F分布规律,并推出了适合于醇分布的S-F方程。