水凝胶法制备Ni/ZrO2催化剂及催化CO2加氢甲烷化性能

采用水凝胶法制备出一系列Ni/ZrO2催化剂,使用X射线衍射(XRD),比表面积(BET)测试,透射电子显微镜(TEM)和氢气程序升温还原(H2-TPR)对其结构进行了表征,并考察了在CO2加氢甲烷化反应中的催化活性.研究结果表明,经过450℃焙烧的催化剂中ZrO2呈无定形结构,NiO均匀分散在ZrO2表面上;在400℃时H2还原过程中,部分无定形ZrO2转变为四方晶相结构并使Ni再次分散,Ni与ZrO2之间的电子作用抑制了Ni晶粒的生长和ZrO2晶型的转变;与无定形ZrO2和四方相ZrO2产生电子作用的NiO对催化剂活性起决定性作用,当Ni/Zr摩尔比为0.707时,催化剂活性最高.在H2/CO2体积比为4,空速为1×104h-1,压力为0.5 MPa,反应温度为200℃时,CO2转化率达到27%以上,当反应温度上升至280~320℃时,CO2转化率达到99%以上,CH4选择性大于92%.     

二氧化碳甲烷化催化剂研究1.担载型8族金属催化剂的性能

采用水溶液浸渍法制备了一系列无机氧化物担载的Ⅷ族金属催化剂，研究了它们在二氧化碳甲烷化反应中的催化性能。结果表明，催化剂性能与金属本性有关。     

CaO/KIT-6固体碱催化剂的制备及其在酯交换反应中的催化性能

采用浸渍法将活性氧化钙颗粒负载在介孔二氧化硅(KIT-6)表面,制备了酯交换反应催化剂CaO/KIT-6,并研究了其在大豆油与甲醇酯交换制备生物柴油反应中的催化性能.通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、CO2程序升温脱附(CO2-TPD)等测试手段对催化剂进行表征.在酯交换反应中,当醇油物质的量比为1...     

Ce-Co/KIT-6介孔材料的制备及其脱汞性能的研究

以P123表面活性剂为模板,采用硬模板法制备了有序介孔材料KIT-6,以KIT-6为载体,Ce(NO_3)_2·6H_2O和Co(NO_3)_2·6H_2O为Ce和Co源,采用溶液浸渍法制备了负载型Ce-Co/KIT-6介孔材料。在模拟烟气条件下,利用固定床实验台架研究了Ce-Co/KIT-6材料对烟气中的单质汞(Hg0)的脱除性能。采用扫描电镜(SEM)、N_2吸附-脱附(BET)、X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱分析(FT-IR)、氢气程序升温还原(H_2-TPR)以及热重分析(TGA)等方法对材料进行表征。结果表明,Ce和Co在KIT-6孔道内部高度分散,同时材料保持高度有序的孔道结构、比表面积高达495.2 m~2/g,孔径4.6 nm。脱汞实验结果表明,Ce-Co/KIT-6对Hg0的氧化吸附去除效率很高,250℃下对Hg0的氧化吸附去除效率高达95%以上,在这个过程中,O_2的存在明显促进了催化剂的脱汞能力。氧通过Ce-Co价态的变化进入金属结构中,再与汞发生反应是这个过程的主要机理。     

载体对担载Ni催化剂甲烷与二氧化碳重整反应活性的影响

制备了 Zr O2 、Mg O改性的 Al2 O3、Ti O2 复合载体 ,并应用 X-射线粉末衍射 (XRD)、比表面积测定、扫描电镜 (SEM)等手段进行了表征 .结果表明 ,这些氧化物在 Al2 O3上的晶粒尺寸小、比表面积大 ,分散较好 ,而在Ti O2 上的分散性较差 .对经 10 73K焙烧的 Mg O/ Ti O2 ,还发现部分 Ti O2 载体由锐钛矿变为金红石 ,同时生成Mg Ti O3 新相 .考察了载体对 Ni催化剂的 CH4与 CO2 重整反应活性的影响 ,其次序为 :Mg O/ Al2 O3>Zr O2 /Al2 O3>Al2 O3>Mg O >Zr O2 >Ti O2 >Mg O/ Ti O2 . Ti O2 及 Mg O/ Ti O2 担载 Ni催化剂的低活性可能与 Ti O2 本身的还原性有关     

二氧化碳甲烷化催化剂研究Ⅱ.制备条件及助剂对催化剂性能的影响

二氧化碳甲烷化催化剂研究Ⅱ．制备条件及助剂对催化剂性能的影响江琦１邓国才２陈荣悌２黄仲涛１（１华南理工大学化学工程系，广州５１０６４１；２南开大学化学系，天津３０００７１）关键词二氧化碳，甲烷化，金属催化剂，担载型催化剂，制备，助催化剂无机氧化物担载...     

二氧化碳甲烷化Ni—Ru—稀土／ZrO2催化剂的活性研究

用浸渍法制备了一系列的Ｎｉ－Ｒｕ－稀土／ＺｒＯ２三组分担载型二氧化碳甲烷化催化剂，并利用固定床反应器对其催化性能进行了研究。实验结果表明，添加稀土后的三组份催化剂具有较高的催化活性，含稀土催化剂的活性与稀土离子的４ｆ电子数有关，稀土元素的磅笥对催化剂性能有一定的影响，不同催化剂的反应表观活化能大小次诒有催化剂活性次序相等。     

负载型铑羰基簇催化剂对二氧化碳甲烷化催化性能的研究

利用Rh_4(CO)_(12)制备了负载于γ-Al_2O_3的金属催化剂,考察了它对二氧化碳加氢甲烷化反应的催化活性,并与由RhCl_3制得的催化剂进行比较,发现由铑羰基簇制得的催化剂有较高的催化活性,存在着明显的簇效应.利用小角X-射线衍射分析了催化剂表面的铑粒子分布状态,结果表明,由Rh_4(CO)_(12)制得的催化剂其载体表面金属铑原子有较大的聚集度,且这种聚集度的适当增大对应着铑CO_2甲烷化产率的相应提高,为簇效应的存在提供了佐证.     

等离子体技术对CO2甲烷化用Ni/SiO2催化剂的改性作用

采用浸渍法制备了Ni/SiO₂催化剂,应用等离子体技术对催化剂进行改性处理。以CO₂甲烷化为模型反应对催化剂进行活性评价,通过H₂程序升温还原(H₂-TPR)和CO₂程序升温脱附(CO₂-TPD)技术对催化剂进行表征。研究了等离子体技术强化处理对催化剂吸附性能和还原性能的影响。结果表明,与常规焙烧的催化剂相比,等离子体技术改性处理提高了催化剂活性组分的分散度,增加反应活性位并调变了活性位对吸附物种的吸附强度,改进了催化剂的还原性能,CO₂甲烷化反应活性和甲烷的时空产率显著提高。     

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。     

Ni/Al2O3 catalysts for CO methanation: Effect of Al2O3 supports calcined at different temperatures

The correlation between phase structures and surface acidity of Al₂O₃ supports calcined at different temperatures and the catalytic performance of Ni/Al₂O₃ catalysts in the production of synthetic natural gas (SNG) via CO methanation was systematically investigated. A series of 10 wt% NiO/Al₂O₃ catalysts were prepared by the conventional impregnation method, and the phase structures and surface acidity of Al₂O₃ supports were adjusted by calcining the commercial γ-Al₂O₃ at different temperatures (600–1200 °C). CO methanation reaction was carried out in the temperature range of 300–600 °C at different weight hourly space velocities (WHSV = 30000 and 120000 mL·g^?1·h^?1) and pressures (0.1 and 3.0 MPa). It was found that high calcination temperature not only led to the growth in Ni particle size, but also weakened the interaction between Ni nanoparticles and Al₂O₃ supports due to the rapid decrease of the specific surface area and acidity of Al₂O₃ supports. Interestingly, Ni catalysts supported on Al₂O₃ calcined at 1200 °C (Ni/Al₂O₃-1200) exhibited the best catalytic activity for CO methanation under different reaction conditions. Lifetime reaction tests also indicated that Ni/Al₂O₃-1200 was the most active and stable catalyst compared with the other three catalysts, whose supports were calcined at lower temperatures (600, 800 and 1000 °C). These findings would therefore be helpful to develop Ni/Al₂O₃ methanation catalyst for SNG production.     

高镍负载量Ni/SiO2和低镍负载量Ni-Ce/SiO2催化CO甲烷化的比较研究

采用等体积浸渍法制备了高镍负载量的13%Ni/SiO₂(13Ni/Si)催化剂和低镍负载量的7%Ni-2%Ce/SiO₂(7Ni-2Ce/Si)催化剂.通过N₂物理吸附、XRD、FT-IR、TEM、H₂-TPR/TPD等技术对催化剂进行表征,在连续流动微反装置上考察了催化剂的CO甲烷化活性.结果表明,在7Ni-2Ce/Si催化剂中NiO、CeO₂和SiO₂之间产生的相互作用,改变了Ni-O-Si键的化学环境,促进了氧化镍物种的分散和还原,进而提高了催化剂的活性比表面积,同时在催化剂表面形成了新的中等强度的CO吸附中心.与高镍负载量的13Ni/Si催化剂相比,低镍负载量的7Ni-2Ce/Si表现出更高的CO吸附能力和甲烷化活性.常压下,在CO体积分数1%和空速7 000 h^-1的反应条件下,低镍负载量的7Ni-2Ce/Si催化剂上CO完全甲烷化最低温度为230 ℃,比高镍负载量的13Ni/Si低了30 ℃.     

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。     

基于层状双氢氧化物前驱体的CO2甲烷化NiAlNd催化剂

采用乙二醇溶剂热法合成了一系列基于层状双氢氧化物前驱体(LDHs)的NiAlNd催化剂。Nd的引入大大提高了CO₂甲烷化的低温催化活性。在 T=210 ℃,WHSV(weight hourly space velocity)=24 000 mL·g^-1·h^-1,p=100 kPa的条件下,NiAlNd-0.4催化剂上CO₂转化率达到83.9%。Nd³⁺取代部分Al³⁺阻碍了前驱体中LDHs结构的形成,同时也减小了焙烧后催化剂的粒径。Nd的加入削弱了NiO与Al₂O₃之间的相互作用,促进了NiO的还原,提高了Ni的本征活性。此外,Nd的添加提高了催化剂表面碱性位的数目,从而增强了对CO₂的吸附。随着Nd掺杂量的增加,还原后的催化剂中金属Ni的表面积呈火山形变化。Ni活性位的数目和本征活性同时影响NiAlNd催化剂的催化活性。     

基于层状双氢氧化物前驱体的CO2甲烷化NiAlNd催化剂

采用乙二醇溶剂热法合成了一系列基于层状双氢氧化物前驱体(LDHs)的NiAlNd催化剂。Nd的引入大大提高了CO₂甲烷化的低温催化活性。在 T=210 ℃,WHSV(weight hourly space velocity)=24 000 mL·g^-1·h^-1,p=100 kPa的条件下,NiAlNd-0.4催化剂上CO₂转化率达到83.9%。Nd³⁺取代部分Al³⁺阻碍了前驱体中LDHs结构的形成,同时也减小了焙烧后催化剂的粒径。Nd的加入削弱了NiO与Al₂O₃之间的相互作用,促进了NiO的还原,提高了Ni的本征活性。此外,Nd的添加提高了催化剂表面碱性位的数目,从而增强了对CO₂的吸附。随着Nd掺杂量的增加,还原后的催化剂中金属Ni的表面积呈火山形变化。Ni活性位的数目和本征活性同时影响NiAlNd催化剂的催化活性。     

KIT-6负载CeO2催化CO2和甲醇合成碳酸二甲酯

采用不同老化温度(80、100、120和150℃)合成了一系列KIT-6载体,并通过浸渍法制备了相应的CeO_2/KIT-6催化剂。结合X射线衍射、N_2物理吸附、NH_3程序升温脱附、CO_2程序升温脱附、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱等表征结果,详细考察了老化温度对KIT-6结构以及CeO_2/KIT-6催化剂直接催化CO_2和甲醇合成碳酸二甲酯(DMC)反应活性的影响。结果表明,不同老化温度下制备的KIT-6均保持其独特的三维孔道结构。随着老化温度升高,KIT-6比表面积先增大后减小,当老化温度为100℃时,KIT-6比表面积达到最大(683 m~2·g~(-1))。KIT-6较高的比表面积有利于提高CeO_2分散度,进而提高暴露的活性位点数量,催化活性随催化剂表面中等碱/酸性吸附位数量和Ce~(3+)含量的增加而逐渐提高。其中,CeO_2/100-KIT-6催化剂中CeO_2颗粒尺寸最小(5.9 nm),暴露的活性位数量最高,催化活性最佳。随后,考察了反应温度和压力对CeO_2/100-KIT-6催化活性的影响。随着反应温度提高,催化活性先升高后降低,当反应温度为140℃时,催化活性最高;且催化活性随反应压力的提高而逐渐增加。在反应温度为140℃、压力为6.8 MPa条件下,催化剂经6次循环后,DMC收率由15 mmol·g_(CeO_2)~(-1)逐渐降低至2.8 mmol·g_(CeO_2)~(-1),原因归结为反应过程中CeO_2纳米颗粒发生团聚,使暴露出的活性位数量减少。     

Ni/MgO catalyst prepared using atmospheric high-frequency discharge plasma for CO2 reforming of methane

A new type of Ni/MgO catalyst was prepared using atmospheric high-frequency discharge cold plasma. The influences of conventional method, plasma method, and plasma plus calcination method on the catalytic activity were studied and the CO2 reforming of methane was chosen as the probe reaction. The catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscope (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy, and CO2 temperature-programmed surface reaction techniques. The results suggested that the nickel-based catalyst prepared by plasma plus calcination method possessed a smaller particle size and a higher dispersion of active component, better low-temperature activity and enhanced anti-coking ability. The conversion of CO2 and CH4 was 90.70% and 89.37%, respectively, and the reaction lasted for 36 h without obvious deactivation under 101.325 kPa and 750°C with CO2/CH4 = 1/1.     

Ni/Al2O3 catalysts for syngas methanation: Effect of Mn promoter

Ni/Al2O3 catalysts with different amounts of manganese ranging from 1 to 3 wt% as promoter were prepared by co-impregnation method. The catalysts were characterized by N2 physisorption, XRD, TPR, SEM and TEM. Their catalytic activity towards syngas methanation reaction was also investigated using a fixed-bed integral reactor. It was demonstrated that the addition of manganese to Ni/Al2O3 catalysts can increase the catalyst surface area and average pore volume, but decrease NiO crystallite size, leading to higher activity and stability. The effects of reaction temperature, pressure and weight hourly space velocity (WHSV) on carbon oxides conversion and CH4 formation rate were also studied. High carbon oxides conversion, CH4 selectivity and formation rate were achieved at the reaction temperature range of 280 300℃.