CH4，CO2催化氧化制合成气催化剂的性能研究

通过对催化剂稳定性的考察并结合表征结果,研究了稀土Ce的添加对催化剂稳定性的影响以及催化剂失活的原因。结果表明,稀土Ce在反应过程中存在着部分还原的变价过程（Ce^4 →Ce^3 -e),其结果不但有效地抑制了催化剂的积炭,而且也阻滞了γ-Al2O3在高温、水蒸气存在的反应条件下的相转移过程,增强了催化剂抗烧结能力,减少了催化剂表面的损失,显著地提高了催化剂的稳定性。BET,XPS表征显示,经过较长时间反应的Ni-Ce/Al2O3催化剂,其孔径分布的变化以及活性物种Ni和助剂Ce向体相的迁移或流失,有可能是造成该类催化剂活性逐步下降的主要原因。     

稀土镍复合氧化物催化氧化甲烷制合成气

用固定床流动反应装置研究了ＬａＮｉＯ３，Ｌａ２ＮｉＯ４和ＬａＳｒＮｉＯ４等Ｎｉ基稀土类钙钛石型复合氧化物上甲烷催化部分氧化制合气的反应性能，并运用Ｘ射线衍射ＸＲＤ和Ｘ光电子能谱ＸＰＳ等表征了反应前后催化剂的晶相结构和表面性质，结果发现稀土镍复合物催化剂本身对甲烷部分氧化反应催化活生不高，但对甲烷彻底氧化有较高活性，在反应过程中复合氧化物分解成稀土氧化物和金属Ｎｉ金属Ｎｉ是部分氧化的活性中心。     

甲烷催化部分氧化制合成气反应机理

甲烷催化部分氧化制合成气在负载型金属催化上的反应机理目前仍然存在争议。一种观点认为,甲烷先与氧气燃烧生成水和二氧化碳,在燃烧过程中氧气完全消耗,剩余的甲 烷再与水和二氧化碳进行重整反应生成氢气和一氧化碳,即燃烧－重整机理;另一种观点认为,甲烷直接在催化剂上分解生成氢气和表面碳物种、表面碳再与表面氧反应生成一氧化碳,即直接氧化机理。对复合氧化物催化剂上的反应机理,一致认为甲烷与氧气在催化剂表面上先形成氧化物,氧化物再分解生成氢气和一氧化碳。对有关甲烷催化部分氧化制合成气反应机理的不同观点进行了介绍,并结合作者在Ni/Al2O3催化剂方面的研究结果,对负载型镍催化剂上的反应机理进行了讨论。     

甲烷催化部分氧化制合成气反应机理

甲烷催化部分氧化制合成气在负载型金属催化剂上的反应机理目前仍然存在争议。一种观点认为 ,甲烷先与氧气燃烧生成水和二氧化碳 ,在燃烧过程中氧气完全消耗 ,剩余的甲烷再与水和二氧化碳进行重整反应生成氢气和一氧化碳 ,即燃烧重整机理 ;另一种观点认为 ,甲烷直接在催化剂上分解生成氢气和表面碳物种 ,表面碳再与表面氧反应生成一氧化碳 ,即直接氧化机理。对复合氧化物催化剂上的反应机理 ,一致认为甲烷与氧气在催化剂表面上先形成氧化物 ,氧化物再分解生成氢气和一氧化碳。对有关甲烷催化部分氧化制合成气反应机理的不同观点进行了介绍 ,并结合作者在Ni/Al2 O3 催化剂方面的研究结果 ,对负载型镍催化剂上的反应机理进行了讨论     

流化床上甲烷催化转化制合成气Ni/SiO2催化剂性能研究

考察了流化床上Ni／SiO2催化剂对甲烷部分氧化和甲烷二氧化碳重整耦合反应的催化性能．研究了Ni负载量，反应温度、预还原温度对催化性能的影响．结果表明，镍基催化剂具有很高的初活性，但是在线反应6h后催化剂很快失活．TG、XRD和TEM分析结果显示高温下镍晶粒的聚集长大是催化剂活性显著下降的主要原因．     

Ni-Ce/Al2O3催化剂上CH4、CO2和O2催化重整制合成气

采用TG、TPR、XRD、XPS等多种手段对Ni-Ce/Al2O3催化剂进行了研究，考察了催化剂的制备方法及预处理条件等对催化剂性能的影响。结果，较佳的催化剂焙烧温度为780℃，还原温度为775℃、在浸渍法制备的催化剂中，Ni物种主要以NiAl2O4尖晶石的形成存在，而共沉淀法制备催化剂的表面则存在着较多的氧化镍，镍铝尖晶石的晶型结构较差，晶粒细小，在反应过程中可合部被还原成具有催化活性的金属镍物，从而使该催化剂在反应中表现出较好的催化活性。     

甲烷预混非催化部分氧化制合成气

随着以天然气为原料制得合成气继而生产高品质液态烃工艺的日益成熟,天然气非催化部分氧化工艺越来越引起人们的关注。设计了一种预混非催化部分氧化工艺,采用自制预混燃烧器,对非预混和预混非催化部分氧化工艺进行了对比实验。采用CHEMKIN4．0中的预混燃烧模型,对实验过程进行了模拟,模拟结果与实验结果基本一致。结果表明：预混优于非预混非催化部分氧化工艺,温度低,无积炭,进一步验证了适合甲醇合成的最佳实验条件是V（O2）／V（CH4）为0．50,温度为900℃,压力约为100kPa,出口气体中V（H2）／V（CO）约为2．00。     

甲烷部分氧化制合成气负载型过渡金属催化剂性能的研究

考察了负载在不同载体上的过渡金属催化剂用于甲烷部分氧化(POM)制合成气反应的催化性能.结果发现,负载型贵金属催化剂一般表现出比过渡金属催化剂更好的POM反应性能,活性金属组分在载体上的分散度可以影响其催化性能,但金属的电子组态对催化剂性能的影响更为明显,适中的未成对d电子对POM反应是有益的.在各种载体材料中,SiO2等低酸性且无明显氧化还原性能的材料是制备POM反应催化剂的良好载体,在所研究的各种催化剂中,SiO2负载的Rh催化剂具有最佳的POM反应性能.反应条件可以明显地影响POM反应的性能,升高温度有利于提高甲烷转化率和CO选择性,原料气中过高的VCH4/Vo2不利于POM反应的进行.     

甲烷催化氧化成合成气

甲烷进行局部催化氧化为合成气及其氧化剂。     

Ni/AAl_(12)O_(19)(A=Ca,Sr,Ba,La)催化CO_2重整甲烷制合成气

制备了一系列以磁铅石型复合氧化物AAl12 O19(A =Ca ,Sr,Ba ,La)为载体的NiO催化剂 ,并用XRD和TPR对其结构和性能进行了表征 .结果表明 ,金属镍在催化剂表面的分散度及与载体的相互作用以Ca,Sr,La,Ba顺序增加 ,与二氧化碳重整甲烷制合成气反应活性一致 .由此推测 ,影响负载型的镍催化剂的反应活性 ,稳定性的主要因素是金属镍的分散状态     

In situ time-resolved FTIR investigation on the reaction mechanism of partial oxidation of methane to syngas over supported Rh and Ru catalysts

In situ time-resolved FTIR spectroscopy was used to study the reaction mechanism of partial oxidation of methane (POM) to synthesis gas and the reaction of CH4/O2/He (2/1/45, molar ratio) gas mixture with adsorbed CO species over Rh/SiO2, Ru/γ-Al2O3 and Ru/SiO2 catalysts at 500-600℃. It was found that CO is the primary product of POM reaction over reduced and working state Rh/SiO2 catalysts. Direct oxidation of CH4 is the main pathway of synthesis gas formation over Rh/SiO2 catalyst. CO2 is the primary product of POM over Ru/γ-Al2O3 and Ru/SiO2 catalysts. The dominant reaction pathway for synthesis gas formation over Ru/γ-Al2O3 catalyst is via the reforming reactions of CH4 with CO2 and H2O. For the POM reaction over Rh/SiO2 and Ru/γ-Al2O3 catalysts, consecutive oxidation of surface CO species is an important pathway of CO2 formation.     

基于Gibbs自由能最小原理分析CO2重整CH4

运用G ibbs自由能最小方法,研究了重整反应器的操作参数(温度、压力、反应气配比等)对CO2重整反应中CH4转化率和产物分布的影响,以及甲烷氧化反应与CO2重整反应间的能量耦合.研究结果表明:反应压力P不变(P=101.325 kPa),随温度升高CH4和CO2转化率增大,在900 K左右产生的H2O(g)的量达到极大值,在1 200 K以上CH4转化率接近100%;反应温度T不变(T=973 K),随压力升高CH4和CO2转化率降低,H2O(g)的选择性略微增加;T=973 K,P=101.325 kPa,原料气中nCH4/nCO2(摩尔比)从0.65增加到2.0时,CH4转化率从85%降到45%,nH2/nCO(摩尔比)从0.77增加到0.95;反应器中加入适量O2,可以提供CO2重整反应所需的能量,同时可调节产物中CO与H2的摩尔比.     

In situ time-resolved FTIR investigation on the reaction mechanism of partial oxidation of methane to syngas over supported Rh and Ru catalysts

In situ time-resolved FTIR spectroscopy was used to study the reaction mechanism of partial oxidation of methane (POM) to synthesis gas and the reaction of CH₄/O₂/He (2/1/45, molar ratio) gas mixture with adsorbed CO species over Rh/SiO₂, Ru/γ-Al₂O₃ and Ru/SiO₂ catalysts at 500—600℃. It was found that CO is the primary product of POM reaction over reduced and working state Rh/SiO₂ catalysts. Direct oxidation of CH₄ is the main pathway of synthesis gas formation over Rh/SiO₂ catalyst. CO₂ is the primary product of POM over Ru/γ-Al₂O₃ and Ru/SiO₂ catalysts. The dominant reaction pathway for synthesis gas formation over Ru/γ-Al₂O₃ catalyst is via the reforming reactions of CH₄ with CO₂ and H₂O. For the POM reaction over Rh/SiO₂ and Ru/γ-Al₂O₃ catalysts, consecutive oxidation of surface CO species is an important pathway of CO₂ formation.     

超临界CO_2与环氧丙烷和甲醇催化反应体系研究

以负载型氧化物为催化剂 ,研究了二氧化碳在超临界条件下 ,与甲醇和环氧丙烷一步合成碳酸二甲酯的反应性能 .发现反应中的DMC是由PO和二氧化碳环加成合成的PC与甲醇进行酯交换所生成的 ,甲醇对PO和二氧化碳合成PC具有促进作用 ,催化剂具有较好的催化活性和稳定性     

加压条件下两段法天然气催化氧化制合成气催化剂的改进

以α Al2O3为载体,在加压条件下,采用初湿浸渍法制备了镧助Ni/α Al2O3部分氧化重整催化剂和负载型钙钛矿型LCFM/α Al2O3燃烧催化剂,考察了反应温度、压力、CH4与氧配比等因素对两段法甲烷催化氧化制合成气性能的影响。结果表明,在两段法催化氧化制合成气工艺中采用LCFM/α Al2O3燃烧催化剂和镧助Ni/α Al2O3部分氧化/重整催化剂,能够消除反应热点,降低反应的危险性。当温度为1000℃及体系压力为2MPa时,甲烷转化率约为85%,CO和H2的选择性接近90%,与热力学平衡值十分接近;增加原料气中的氧含量,可以提高甲烷的转化率,但CO和H2选择性随之降低。     

超临界CO2与环氧丙烷和甲醇催化反应体系研究

以负载型氧化物为催化剂,研究了二氧化碳在超临界条件下,与甲醇和环氧丙烷一步合成碳酸二甲酯的反应性能。发现反应中的DMC是由PO和二氧化碳环加成合成的PC与甲醇进行酯交换所生成的,甲醇对PO和二氧化碳合成PC具有促进作用,催化剂具有较好的催化活性和稳定性。     

Hydrogen production by reforming methane in a corona inducing dielectric barrier discharge and catalyst hybrid reactor

A novel corona inducing dielectric barrier discharge(CIDBD) and catalyst hybrid reactor was developed for reforming methane. This corona inducing technique allows dielectric barrier discharge(DBD) to occur uniformly in a large gap at relatively low applied voltage.Hydrogen production by reforming methane with steam and air was investigated with the hybrid reactor under atmospheric pressure and temperatures below 600°C.The effects of input power,O2/C molar ratio and preheat temperature on methane conversion and hydrogen selectivity were investigated experimentally.It was found that higher methane conversions were obtained at higher discharge power,and methane conversion increased significantly with input power less than 50 W;the optimized molar ratio of O2/C was 0.6 to obtain the highest hydrogen selectivity(112%);under the synergy of dielectric barrier discharge and catalyst,methane conversion was close to the thermodynamic equilibrium conversion rate.     

稀土基汽车尾气催化剂的催化活性研究

利用浸渍法制备了一系列含Ce-La稀土助剂改性的Pt-Rh三效催化剂,采用各种表征手段和高温抗硫水热老化实验,考察了Ce-La稀土对Al2O3载体的热稳定性和催化剂活性的影响。研究结果表明,稀土La2O3的添加主要改善了载体Al2O3的高温高比表面性能;而CeO2的引入则明显地提高了CO和NO的催化转化活性,但对HC的转化几乎无影响,也促进了催化剂的抗硫水热老化性能,并且显著地拓宽了催化剂的三效窗口,这主要归因于CeO2的添加,它改善了催化剂上CO,HC和NO间的相互作用以及CeO2所持有的储氧功能。