NiO/La2O3催化剂上甲烷催化部分氧化制合成气的研究

采用浸渍法制备了一系列不同N i含量的N iO/La2O3催化剂,并利用XRD、BET对催化剂结构进行了表征,采用常压下固定床石英管反应器考察了催化剂对甲烷部分氧化制合成气的反应性能和催化剂的稳定性,其甲烷转化率与反应温度、N i含量以及空速有关.结果表明,N i含量为30%的N iO/La2O3催化剂具有良好的催化活性,800℃时甲烷的转化率为88%,CO选择性可达83%,100 h的连续测试显示N iO/La2O3具有良好的稳定性.     

La0.8Sr0.2Fe1-xScxO3-δ催化剂的制备、表征及甲烷催化燃烧性能

采用甘氨酸-硝酸盐溶液燃烧法制备了钙钛矿型氧化物催化剂La_0.8Sr_0.2Fe_1-xSc_xO_3-δ (LSFS, x=0, 0.3,0.4, 0.5, 0.6, 0.8, 1), 利用X射线衍射(XRD)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积测试等手段对催化剂进行了系统表征, 并在常压微型固定床反应器上考察了催化剂对甲烷燃烧的催化性能. 结果表明, 经空气气氛下900 °C煅烧5 h制备的LSFS均具有单一的钙钛矿结构, 在La_0.8Sr_0.2FeO_3-δ (LSF)中掺杂Sc有助于改善催化剂的抗烧结性能, 提高催化剂的比表面积. 当LSF 中的Sc 掺杂量为0.4-0.6 时, 所形成的LSFS表现出良好的甲烷催化燃烧活性, 其中Sc 掺杂量为0.5 时, 其起燃温度(T₁₀)和完全转化温度(T₉₀)分别为406和563 °C, 与La_0.8Sr_0.2FeO_3-δ和La_0.8Sr_0.2ScO_3-δ相比, T₁₀分别降低了14和87 °C; T₉₀分别降低了59和95 °C.     

La0.8Sr0.2Mn1-xNixO3微波吸收特性

采用溶胶-凝胶法制备La0.8Sr0.2Mn1-xNixO3(y=0.12,0.14),用X射线,扫描电镜对样品结构和形貌进行了表征,用HP8722型矢量网络分析仪测定样品2~18 GHz损耗角正切及微波吸收特性曲线,发现y=0.14,样品厚度2.0 mm,吸收峰值达到了14 dB,10 dB以上吸收带宽达到了3.5 GHz。对该材料的电磁损耗机理进行了研究,发现在频率12.08 GHz附近有突变发生,2~12.08 GHz频段损耗主要以介电损耗为主,12.08~18 GHz频段损耗是以磁损耗为主。     

水热法制备特定形貌单晶 La2-xSrxCuO4 及甲烷催化氧化性能

以纺锤体状单晶氧化铜、片状单晶氧化镧和硝酸盐为金属源, 通过水热法并灼烧所得产物, 制备了具有纺锤体状、棒状和短链状类钙钛矿型氧化物 La2(xSrxCuO4 (x = 0, 1)单晶纳微米粒子. 采用 X 射线衍射、扫描电镜、透射电镜、X 射线光电子能谱、氢气程序升温还原、氧气程序升温脱附以及 N2 吸附等技术对所得催化剂的物化性质进行了表征, 考察了这些样品催化甲烷氧化反应的性能. 结果表明, 将 Sr 部分引入 La2CuO4 的晶格中可增加催化剂表面吸附氧量、Cu3+含量和还原能力. 在空速为 50 000 ml/(g·h) 和 CH4/O2 摩尔比为 1/10 的条件下, 以硝酸盐为金属源制得的 LaSrCuO4 表现出最高的催化活性, 在 675 ℃ 时甲烷反应速率高达 40.9 mmol/(g·h) . 这一优良的催化性能与其表面较高的氧空位浓度、独特的单晶结构和特定的表面形貌有关.     

钙钛矿型复合氧化物在甲烷部分氧化反应中催化性能的研究

自 1 990年以来 ,由甲烷部分氧化制合成气 ( POM)的反应作为对传统甲烷水蒸气重整反应的一个重大改进而受到高度重视 [1] .目前 ,在 POM反应中 ,研究较多的催化剂体系大致可分为贵金属 ( Pt,Pd,Rh,Ru及 Ir) [2 ,3] 以及以 Ni和 Co为主的 B族过渡金属催化剂[4～ 6 ] .最近 ,Hayakawa等 [7,8] 报道了具有钙钛矿结构的复合氧化物 Ca1- x Srx Ti1- y My O3-δ( M=Cr,Fe,Co或 Ni)在甲烷部分氧化制合成气反应中具有一定的催化活性 .本文以本组开发的钙钛矿型复合氧化物 Ba0 .5Sr0 .5Co0 .8Fe0 .2 O3-δ(简称BSCFO)和 Ba0 .5Sr0 .5…     

钙钛矿型La0.8Sr0.2FeO3中的晶格氧用于甲烷选择氧化取合成气

用自燃烧法制备了钙钛矿型La0.8Sr0.2FeO3催化剂。用H2－TPR考察了催化剂表面的氧消耗过程，用程序升温表面反应（TPSR）研究了甲烷与催化剂表面氧物种的反应，用在线质谱脉冲反应和甲烷／氧切换反应研究了催化剂的晶格氧选择氧化甲烷制合成气。结果表明，催化剂上存在两种氧物种，无气相氧存在时，强氧化性氧物种首先将甲烷氧化为CO2和H2O；而后提供的氧化性较弱的晶格氧具有良好的甲烷部分氧化选择性，可将甲烷氧化为合成气CO和H2（选择性可达95％以上）。在900℃一的CH4／O2切换反应结果表明，甲烷能与La0.8Sr0.2FeO3中的晶格氧反应选择性地生成CO和H2，失去晶格氧的La0.8Sr0.2FeO3能与气相氧反应恢复其晶格氧。在合适的反应条件下，用La0.8Sr0.2FeO3催化剂的晶格氧化替分子氧按Redox模式实现甲烷选择氧化制合成气是可能的。     

流化床甲烷部分氧化制合成气Ni催化剂及助剂La的作用

在流化床中,考察了不同Ni担载量的Ni/γ-Al2O3催化剂对POM反应的催化性能,以8％Ni最佳,TPR结果表明。催化剂表面主要有两种化学状态的NiO。当镍担载量≤2％时,催化剂表面 仅存在一种高温下才能被还原的NiO,在Ni催化剂中添加La,可削弱NiO与载体间的相互作用,并且可减缓在CH4＋O2气氛下升温过程中NiO与载体发生强相互作用 生成NiAl2O4,因此添加La的Ni催化剂在750℃就能引发甲烷部分氧化（POM）反应,且反应引发后可获得与经700℃H2还原后的Ni^0催化剂相同的反应性能。     

La2O3对Ni-Cu/MgSiO催化剂的甲烷部分氧化制氢反应性能的影响

 用等体积浸渍法制备了MgO-SiO2(MgSiO)复合氧化物负载的Ni-Cu双金属催化剂,采用程序升温还原(TPR),X光电子能谱(XPS),红外光谱(IR),程序升温脱附(TPD)及微反技术考察了稀土La2O3的加入对CH4和H2O在Ni-Cu/MgSiO催化剂表面上的吸附及甲烷部分氧化制氢反应性能的影响. 结果表明,加入La2O3使催化剂表面Ni和Cu原子的电子云密度增加,CH4和H2O在催化剂表面上的吸附增强. CH4与O2和H2O在Ni-Cu/MgSiO催化剂上反应的主要产物为H2和CO2. La2O3的加入有利于提高CH4转化率及H2的选择性,并可提高催化剂稳定性及抗积炭能力. 讨论了La2O3的助催化作用机理.     

La1-x-yBaxREyMnO3复合氧化物的制备及其对甲烷燃烧的催化性能

 以Na2CO3·10H2O和NaOH混合碱为沉淀剂,采用共沉淀法制备了钙钛矿型结构的La1-x-yBaxREyMnO3(RE=Dy或Y)复合氧化物超细粒子. 该复合氧化物超细粒子具有较大的比表面积和良好的热稳定性(经700和1000 ℃焙烧后,其比表面积仍分别可达到47.0和16.9 m2/g). 随着LaMnO3中的La3+被Ba2+及稀土离子Dy3+或Y3+部分取代后,样品显示出良好的热稳定性及对甲烷燃烧的高催化活性.     

La—Th—O系催化剂的结构与甲烷氧化偶联催化性能的关系

研究了Ｌａ－Ｔｈ－Ｏ二元氧化物的组成、结构及其对甲烷氧化偶联反应催化性能的影响；用ＸＲＤ、ＩＲ、ＸＰＳ“ＳＥＭ等方法对催化剂进行表征，Ｌａ－Ｔｈ－Ｏ系列催经剂随Ｌａ／Ｔｈ原子比的变化，可生成ＬａｘＴｈ１－ｘＯ２－δ固溶体，具有萤石结构的ＬａｘＴｈ１－ｘＯ－２－δ相是甲烷氧化偶联反应的主要活性相。     

La0.8Sr0.2MnO3/YSZ电极氧电化学还原反应动力学

用线性极化、循环伏安、电位阶跃等方法详细研究了Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＭｎＯ３／ＹＳＺ高温电极上进行的氧化学还原反应。实验结果表明，该反应存在两条路径：低温下氧还原反应主要发生在气相－ＬＳＭ电极－ＹＳＺ电解质接触的三相界面（ＴＰＢ），速度控制步骤为氧原子在ＬＳＭ表面的浓差扩散，高温下由于氧空位在ＬＳＭ表面的形成，氧还原反应区扩展至ＬＳＭ电极表面，速度控制步骤为氧的电荷转移反应，实验同时发现：氧空位的形     

钙钛矿型La0.8Sr0.2FeO3中的晶格氧用于甲烷选择氧化制取合成气

 用自燃烧法制备了钙钛矿型La0．8Sr0．2FeO3催化剂．用H2－TPR考察了催化剂表面的氧消耗过程，用程序升温表面反应（TPSR）研究了甲烷与催化剂表面氧物种的反应，用在线质谱脉冲反应和甲烷／氧切换反应研究了催化剂的晶格氧选择氧化甲烷制合成气．结果表明，催化剂上存在两种氧物种，无气相氧存在时，强氧化性氧物种首先将甲烷氧化为CO2和H2O；而后提供的氧化性较弱的晶格氧具有良好的甲烷部分氧化选择性，可将甲烷氧化为合成气CO和H2（选择性可达95％以上）．在900℃下的CH4／O2切换反应结果表明，甲烷能与La0．8Sr0．2FeO3中的晶格氧反应选择性地生成CO和H2，失去晶格氧的La0．8－Sr0．2FeO3能与气相氧反应恢复其晶格氧．在合适的反应条件下，用La0．8Sr0．2FeO3催化剂的晶格氧代替分子氧按Redox模式实现甲烷选择氧化制合成气是可能的．     

微波辐照引发甲烷部分氧化制合成气Ⅰ.反应条件对Ni/La2O3催化剂催化活性的影响

甲烷部分氧化可直接制得H2/CO比为2的合成气,该反应具有高活性、高选择性、高时空收率和反应温度较低等特点,有可能替代水煤气变换反应制取F-T合成和甲醇合成原料.因此,近年来甲烷部分氧化(POM)制合成气受到了人们的极大关注[1～7].我们的研究结果[4]表明,在微波场中进行的POM反应与常规加热条件下相比较,前者具有反应速率加快、催化床层温度降低、反应物的转化率和产物的选择性均得到改善等优点.在实验中我们还注意到,当原料气的空速增大到某一值后,一旦用微波辐照将反应引发,即可停止辐照,仅靠反应自身放出的热量就能维持反应的继续进行.显然,这对于降低能耗、节约能源大有益处.为此,本文以Ni/La2O3作催化剂,考察了微波辐照引发甲烷部分氧化制合成气的反应行为.     

钙钛矿型La1-xCaxMnO3 δ催化剂制备及其甲烷催化燃烧性能研究

采用柠檬酸络合法制备了系列La1-xCaxMnO3+δ（x=0, 0.03, 0.05, 0.07, 0.1, 0.15, 0.2）催化剂,采用低温N2物理吸附,氢程序升温还原（H2-TPR）、氧程序升温脱附（O2-TPD）,X-射线衍射（XRD）和X-射线光电子能谱（XPS）研究了其物理化学性质,并考察了甲烷催化燃烧活性。结果表明,当Ca摩尔掺杂量为0.1时,催化活性最好。XRD和BET表征结果表明Ca可以进入钙钛矿结构中,Ca掺杂对催化剂的比表面积无显著影响。H2-TPR 和XPS表征结果表明Ca掺杂增加了Mn4+的含量。O2-TPD表征结果表明适量Ca掺杂可以降低晶格氧脱出温度。Mn4+具有较强氧化性,因此提高了催化活性,但随着Ca掺杂量增加,催化剂表面吸附氧含量有所减少,表明气相中氧难以迅速补充消耗的晶格氧,Ca掺杂量继续增加又会使催化活性有所下降。依据反应机理,Ca掺杂一方面可以促进Mn4+含量增加,有利于催化活性;另一方面会使催化剂表面吸附氧含量有所下降,降低了催化活性。     

纳米晶LaMnO3及La1-xSrxMnO3的合成及其催化氧化性能

纳米晶ＬａＭｎＯ３及Ｌａ１－ｘＳｒｘＭｎＯ３的合成及其催化氧化性能刘源秦永宁（天津大学化工系，天津３０００７２）韩森（天津大学化工系一碳化工国家重点实验室，天津３０００７２）关键词纳米晶，钙钛矿型复合氧化物，一氧化碳，催化氧化，超临界干燥分类号Ｏ６４...     

La－Th－O系催化剂的结构与甲烷氧化偶联催化性能的关系

研究了Ｌａ－Ｔｈ－Ｏ二元氧化物的组成、结构及其对甲烷氧化偶联反应催化性能的影响；用ＸＲＤ、ＩＲ、ＸＰＳ、ＳＥＭ等方法对催化剂进行表征。Ｌａ－Ｔｈ－Ｏ系列催化剂随Ｌａ／Ｔｈ原子比的变化，可生成Ｌａ＿ｘＴｈ＿（１－ｘ）Ｏ＿（２－δ）固溶体。具有萤石结构的Ｌａ＿ｘＴｈ＿（１－ｘ）Ｏ＿（２－δ）是甲烷氢化偶联反应的主要活性相。     

甲烷部分氧化制合成气的La2O3助Ni/MgAl2O4催化剂

 用MgO与载体Al2O3在高温下焙烧成MgAl2O4尖晶石,防止了Ni在反应过程中与载体形成NiAl2O4, 促进了Ni在载体表面的分散. 应用CODEX软件优化了La2O3在Ni/MgAl2O4催化剂中的加入量和活化温度. La2O3助Ni/MgAl2O4在本文实验条件下经100 h反应后活性和选择性均未发生变化. 程序升温烧碳结果表明,催化剂表面仅存在一种较高温度下才可除去的碳物种,它可能是石墨碳. XRD和BET结果证实,催化剂具有较高的结构稳定性. 荧光分析结果表明,在100 h的反应过程中活性组分未发生明显流失. 根据脉冲反应结果对以Niδ+-(La2O4-x)δ-作为氧的活性位和Ni0作为甲烷的活性位的直接氧化反应机理进行了初步探讨.     

La-Ni/Al2O3-ZrO2催化剂中钙钛矿型LaNiO3的形成及其CO甲烷化性能

尽管Ni基催化剂已被工业化应用于CO甲烷化反应,但催化剂的积炭和烧结仍是需要解决的主要问题.本研究采用中和水解+柠檬酸络合法制备了负载型LaNiO3/Al2O3-ZrO2 CO甲烷化催化剂,研究了La-Ni负载量和载体焙烧温度对催化剂结构和催化活性的影响,用XRD、H2-TPR、BET、XPS、TEM等表征手段研究了催...