Y-Mn-O负载的Ni基催化剂用于乙酸自热重整产氢

为了有效地从生物质衍生的乙酸中获得高氢气产率,通过水热法合成了一系列的NiMnY催化剂并用于乙酸自热重整（ATR）过程中,并采用X射线衍射（XRD）、N₂吸附-脱附测试、H₂程序升温还原（H₂-TPR）探究催化剂中的内在联系。在Ni_0.39Mn_0.61YO_3.11±δ催化剂中,经焙烧后形成了类钙钛矿型（Ni,Mn）YO₃物相;经氢气还原后,转化为含有MnO、Y₂O₃和高分散Ni纳米粒子的热稳定的Ni-Mn-Y-O物种。Ni_0.39Mn_0.61YO_3.11±δ具有高效稳定的产氢催化性能,乙酸转化率高达100%,氢气产率达到2.68 mol_H2·mol_HAc^-1。     

Y-Mn-O负载的Ni基催化剂用于乙酸自热重整产氢

为了有效地从生物质衍生的乙酸中获得高氢气产率,通过水热法合成了一系列的NiMnY催化剂并用于乙酸自热重整(ATR)过程中,并采用X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附测试、H2程序升温还原(H2-TPR)探究催化剂中的内在联系.在Ni0.39Mn0.61YO3.11±δ催化剂中,经焙烧后形成了类钙钛矿型(Ni,Mn)YO...     

Synthesis of Nickel Supported Catalysts for Hydrogen Production by Sol-Gel Method

SiO₂ and Al₂O₃ supported Ni catalysts were synthesized in the form of xerogels: the SiO₂ based materials were prepared starting from Ni propionate or glycolate salts and reacting them with tetraethoxysilane (TEOS) in propionic acid, Si(ethylene glycolate) or sodium silicate. The Al₂O₃ supported catalysts were prepared similarly from Ni propionate salts with Al iso-propoxide salts. Narrow metal particles and strong metal support interactions are observed in the sol-gel catalysts. The metal dispersion was higher for Al₂O₃ based materials than the SiO₂ ones and it deeply depends on the Ni precursor for the silica supported Ni. Wet impregnated oxides with similar Ni loading have higher metal surface area than those from sol-gel processing. The influence of surface differences on the catalytic activity of the materials was studied following the CH₄ and CO₂ reaction in dry reforming conditions by pulse reaction tests.     

负载型Pt催化剂上生物质水相重整制氢

制备了Al2O3,活性炭(AC),氢型超稳Y分子筛(HUSY)和SiO2载的Pt催化剂.采用N2物理吸附、感应耦合等离子体原子发射光谱和H2化学吸附等手段对催化剂进行了表征,并考察了它们在甘油水相重整反应中的催化性能.重点研究了Pt/AC催化剂上不同多元醇、葡萄糖和其它可溶性糖的水相重整制氢反应.结果表明,在甘油水相重整制氢反应中,负载Pt催化剂的活性在低温(503K)以Pt/AC,Pt/HUSY,Pt/SiO2和Pt/Al2O3的顺序递增,然而在高温(538K)却以Pt/SiO2,Pt/HUSY,PVAC和Pt/Al2O3的顺序递增.在载体为酸性的催化剂Pt/Al2O3和Pt/HUSY上有利于烃的生成;在多元醇水相重整制氢反应中,产物氢的选择性和产率随碳数增加而降低;在葡萄糖水相重整制氢反应中,产物氢的选择性和收率随其浓度增加而降低,烃选择性在葡萄糖浓度为4.6%时最高,这与葡萄糖的缩合和降解等副反应有关.果糖比葡萄糖更难发生水相重整制氢反应.与低级糖麦芽糖和葡萄糖相比,在多糖淀粉的重整制氢反应中氢选择性和收率较高.     

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%。     

MCM-41 Supported Nickel Catalysts for Carbon Dioxide Reforming of Methane

There has been an increasing interest in the conversion of methane and carbon dioxide into synthesis gas^[1]. High performance Ni-based catalysts have attracted much attention^[2-4]. In this study, MCM-41 supported nickel were used as catalysts for carbon dioxide reforming of methane. It is found that the obtained catalyst exhibited high activity for getting syngas with its ratio of unity.In contrast to the performance of other nickel-based catalysts; Ni/MCM-41 has higher conversion and yield at lower temperature. The effects of nickel loading, particle size, GHSV, and calcination temperature on catalytic activities were also investigated.     

以稀土氧化物为助剂的乙醇水蒸气重整制氢催化剂研究

采用浸渍法,以γ-Al2O3为载体,稀土(Ce,Nd)氧化物为助剂,金属Ni为活性物,制备了用于乙醇水蒸气重整制氢的复合催化剂.该类催化剂在400～550 ℃的较低温度范围内具有较高的氢气产率.不管助剂为何种稀土(Ce,Nd)氧化物,当其含量一定时,活性组分Ni的含量为15%的催化剂均具有最佳活性;当活性组分Ni一定,助剂的含量为10%时,催化剂的产氢率最大.采用10%CeO2/15%Ni/γ-Al2O3催化剂时,乙醇重整制氢的产氢率可达5.2以上.     

花球状镁铝复合氧化物负载Ni⁃Co催化剂的合成及正十二烷水蒸气重整制氢

采用水热晶化的方法制备了花球状镁铝层状水滑石材料,经过高温焙烧和氢气还原成功制备了镁铝复合氧化物负载的Ni?Co合金催化剂。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、氮气吸附-脱附测试、粉末X射线衍射、程序升温还原等技术表征了所制备催化剂的物理化学性质,并且测试了所制备催化剂催化正十二烷水蒸气重整制氢性能。实验结果表明:水热晶化后催化剂的前驱体是花球状层状水滑石结构,焙烧后催化剂以复合氧化物的结构存在,且存在非常丰富的介孔和大孔。通过调控Co的加入量,可以调控金属载体相互作用的强度及金属颗粒尺寸。还原后,Ni和Co形成合金且均匀地分布在层状薄片镁铝复合氧化物上面。所制备的催化剂用于正十二烷水蒸气重整制氢,结果显示,相比于Ni单金属催化剂,形成Ni?Co合金的催化剂的活性及产氢率均有较大程度的提升,且抗积碳性能大幅度提高。这归因于Ni?Co协同的合金状态和较小的金属纳米颗粒尺寸。     

Pt/TiO2光诱导催化重整乙醇制氢

对无氧条件下Pt/TiO2光诱导催化重整乙醇制氢进行了系统的研究，结果表明，乙醇的光催化重整制氢反应受催化剂表面化学状态，反应体系的pH值，浓度的影响较大，而受反应体系温度的影响较小，在运动XRD，XPS，HNMR等技术手段对催化剂和反应产物进行表征，分析的基础上，提出了无氧条件下乙醇光催化重整制氢可能的反应机理。     

蒸氨法制备铜硅催化剂的二甲醚水蒸气重整制氢性能

采用蒸氨法制备出不同Cu负载量的xCu/SiO_2-AE催化剂,并将其用于二甲醚水蒸气重整制氢反应。当Cu负载量为30%(w)时,30Cu/SiO_2-AE催化剂表现出最佳的催化性能。结果显示,该方法制备的催化剂表面具有高度分散的CuO和层状硅酸铜物相,经还原后分别形成Cu~0和Cu~+物种。与常规浸渍法制备的30Cu/SiO_2-IM催化剂相比,蒸氨法制备的30Cu/SiO_2-AE催化剂具有优异的催化稳定性和活性,这与其独特的层状结构和表面Cu~0与Cu~+之间的协同作用相关。     

载体对镍催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢反应性能的影响

 采用等量浸渍法制备了不同载体负载的镍催化剂,考察了载体对催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢反应性能的影响. 结果表明,在650 ℃和101.3 kPa下,不同载体负载的催化剂上乙醇的转化率都接近100%,但选择性相差很大,选择性大小顺序为: ZnO≈La2O3＞CeO2＞MgO＞γ-Al2O3＞TiO2＞ZrO2＞硅胶＞硅藻土. TPR和XRD结果表明,除TiO2外,各载体负载的催化剂的主要物相中都包括NiO相,其对催化剂的活性起重要作用,而Ni与载体的相互作用程度影响催化剂的选择性. 当相互作用较弱,活性组分基本以NiO相存在时,催化剂的选择性较低;当相互作用太强,不存在NiO相时,催化剂的活性和选择性都很低; 当相互作用较强,部分Ni与载体作用生成新物相且与NiO相共存时,催化剂的活性和选择性最高.     

Hydrogen Production by Steam Reforming of Ethanol: A Two Step Process

A two-layer fixed-bed catalytic reactor for hydrogen production by steam reforming of ethanol is proposed. In this reactor ethanol is first converted to acetaldehyde over a Cu-based catalyst and then acetaldehyde is converted to a hydrogen-rich mixture over a Ni-based catalyst. It is shown that the use of such type of reactor prevents coke formation and provides hydrogen yields closed to equilibrium.     

Pd促进ZnO/Al2O3催化乙醇水蒸气重整制氢

采用浸渍法制备了Pd促进ZnO/Al2O3催化剂, 考察了该催化剂作用时, 在水醇摩尔比为3, 常压和450 °C工作条件下乙醇水蒸气重整(SRE)制氢反应性能. 研究结果表明, 在该催化剂体系作用下的SRE反应过程中, H2、CH3CHO为主要产物, 与ZnO/Al2O3催化剂不同, Pd能促使CH3CHO发生C-C键断裂反应, 显著提高C2H5OH转化率及H2选择性, 分别达65%、55%. 还利用BET比表面积、透射电子显微镜(TEM)、热重-差示扫描量热-质谱(TG-DSC-MS)等表征手段考察了催化剂失活以及表面积炭情况, 发现Pd的加入对催化剂总积炭量并无明显影响.     

含氧有机物水蒸气重整制氢催化剂研究进展

氢气作为一种高效清洁燃料,具有零污染、零碳排放、燃烧热值高等优点,近年因在氢燃料电池汽车中的应用受到广泛关注。同时,氢气也是重要的化工原料,主要用于氨合成、石油精炼以及甲醇和其他精细化学品的合成。本文主要介绍了甲醇、乙醇、丙酮和甲缩醛用于水蒸气重整制氢的研究,重点介绍了催化剂研究进展。     

担载铜镍催化剂氢溢流现象的TPR研究

本文采用TPR(Temperature Programmed Reduction)作为主要表征手段,对担载铜、镍催化剂循环还原-氧化(RedoX过程)处理前后的样品进行了表征.其次也进行了TPR测试后所得金属铜(镍)催化剂催化还原其前体氧化物(auto-catalysed reduction)的研究.发现这两种研究方式所得种种有趣结果都可归属于氢溢流现象.RedoX处理后,其TPR谱上金属氧化物的还原峰向低温区位移,并伴有总耗氢量的增加.其中峰位移可归属于Redox过程未被氧化完全的还原态金属(特别是铜)离解氢分子,形成的氢原子溢向邻近的金属氧化物(如CuO),使其在较低温度下还原;而耗氢量的增加则可归属氢原子向载体(SiO_2或Al_2O_3)的溢流,载体被活化使总耗氢量增加.上述现象可认为是同一颗粒间的氢溢流.在自催化还原过程中出现的氢溢流现象(低温区出现新还原峰和总耗氢量增加)可认为是催化剂不同颗粒间的氢溢流.总之TPR可以作为研究同一颗粒和不同颗粒间发生氢溢流行之有效的方法.     

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。     

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%.     

负载型双金属催化剂的制备及其等离子体催化氨分解制氢性能

利用等体积浸渍法制备了Fe-Co、Fe-Ni、Mo-Co、Mo-Ni双金属催化剂(总金属含量均为10%(w,质量分数),双金属摩尔比均为1:1),考察了其在等离子体条件下氨分解活性,结果表明Fe-Ni双金属催化剂表现出较好的协同作用。在此基础上,进一步考察了Fe/Ni摩尔比对其活性的影响。结果表明:当Fe/Ni摩尔比为6/4时,氨分解活性最好,而且该双金属催化剂稳定性良好。采用N_2物理吸附、X射线衍射(XRD)、H_2-程序升温还原(H_2-TPR)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对催化剂的物化性质、还原性能、微观形貌等进行了研究。结果表明:活性较好的Fe-Ni双金属催化剂中,Fe与Ni形成尖晶石结构NiFe_2O_4,该结构有利于Fe和Ni的还原,即活性组分易恢复金属态,这可能是其活性较高的原因。     

固体酸催化剂对二甲醚水蒸气重整制氢过程的影响

将 HZSM-5 (n(SiO2)/n(Al2O3) = 25, 38, 50 和 93.5), HM, Hβ, HY 和γ-Al2O3 等多种固体酸催化剂用于二甲醚(DME)水解, 并将其分别同自制的 CuO/ZnO/Al2O3 催化剂进行机械混合, 制备双功能催化剂并用于 DME 水蒸气重整制氢反应. 结合 NH3 程序升温脱附表征手段, 考察了固体酸催化剂酸性位的强度、酸量及种类对 DME 水解和重整反应的影响;结合热重-差热扫描量热分析表征手段, 研究了 HZSM-5(93.5)和γ-Al2O3 在 DME 水解过程中的稳定性. 在此基础上, 进一步研究了固体酸催化剂对 DME 重整制氢反应中 DME 转化率、H2 摩尔产率以及含碳气体产物选择性的影响. 结果表明, 固体酸催化剂的酸性位的强度和酸量对 DME 重整制氢过程具有显著的影响, 强酸度和高酸量无益于 DME 水蒸气重整制氢;以 HZSM-5 为固体酸的双功能催化剂具有较好的低温活性, 而以γ-Al2O3 为固体酸的双功能催化剂在高温下具有较高的 H2 产率.