甲烷干重整催化剂Ni/Al2O3表面积炭表征与分析

用蒸发法制备了Ni/Al2O3催化剂及浸渍法制备了Ni/α-Al2O3和Ni/γ-Al2O3催化剂, 并与商品天然气水蒸气重整催化剂Z118Y一起进行了甲烷干重整实验, 考察了各催化剂上表面积炭行为. 通过H2程序升温还原(H2-TPR)、BET(Brunauer-Emmett-Teller)比表面积分析、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、热重-差式扫描量热(TG-DSC)、程序升温氢化(TPH)等表征手段对催化剂表面沉积炭的特性进行了表征. 结果表明, 各催化剂上至少存在三种形式的碳物种: 无定形碳、丝状碳及石墨碳. 由于载体性质不同, 各催化剂上沉积炭的种类及其含量有所差别. Z118Y、Ni/Al2O3及Ni/α-Al2O3催化剂上主要沉积丝状炭, 而Ni/γ-Al2O3催化剂上则主要是石墨碳. Ni/γ-Al2O3催化剂中金属Ni颗粒较小(小于15 nm)、粒径分布范围较窄、分散性较好, 能减少催化剂表面炭的沉积, 有效地抑制丝状碳的生长.     

甲烷干重整催化剂Ni／Al2O3表面积炭表征与分析

用蒸发法制备了Ni/Al2O3催化剂及浸渍法制备了Ni/α-Ni/Al2O3和Ni/γ-Al2O3催化剂,并与商品天然气水蒸气重整催化剂Z118Y一起进行了甲烷干重整实验,考察了各催化剂上表面积炭行为.通过H2程序升温还原(H2-TPR)、BET(Brunauer-Emmett-Teller)比表面积分析、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、热重-差式扫描量热(TG-DSC)、程序升温氧化(TPH)等表征手段对催化剂表而沉积炭的特性进行了表征.结果表明,各催化剂上至少存在三种形式的碳物种:无定形碳、丝状碳及石墨碳.由于载体性质不同,各催化剂上沉积炭的种类及其含量有所差别.Z118Y、Ni/Al2O3及Ni/α-Al2O3催化剂上主要沉积丝状炭,而Ni/γ-Al2O3催化剂上则主要是石墨碳.Ni/γ-Al2O3催化剂中金属Ni颗粒较小(小于15 nm)、粒径分布范围较窄、分散性较好,能减少催化剂表面炭的沉积,有效地抑制丝状碳的生长.     

介质阻挡放电等离子制备5Ni-5La/SiO2催化剂及其甲烷干重整反应催化性能

利用介质阻挡放电等离子体法制备了5Ni-5La/SiO₂催化剂,并用于甲烷干重整反应.在常压, 700℃,空速为4.8×104 mL·g^-1·h^-1时,等离子体法所制催化剂催化甲烷干重整反应的CH₄和CO₂的转化率分别为81.2%和88.4%,且在30 h内保持稳定;而传统催化剂的CH₄和CO₂初始转化率分别为81%和88.4%, 30 h后下降到58.8%和68.6%.研究结果表明,介质阻挡放电等离子体法制备的催化剂具有更高的分散性和更强的金属与La₂O₃的相互作用.等离子体处理增加了Ni周围的电子密度,增强了CO₂在催化剂表面的吸附能力和活化能力,促进了HCOO^-中间体的生成,有利于反应正向进行.     

制备方法对甲烷干重整催化剂Ni/La2O3/Al2O3结构及性能的影响

采用浸渍法及蒸发法制备了Ni/La₂O₃/Al₂O₃催化剂,考察了制备方法对其结构及甲烷干重整催化性能的影响。通过XRD、H₂ TPR、BET、TEM、TG-DSC等方法对催化剂进行了表征。结果表明,浸渍法制备的催化剂具有较好的Ni分散性、更均匀的粒径分布,较大的比表面积及更优的孔结构,从而具有更好的Ni抗烧结能力及抗积炭性。浸渍法制备的催化剂平均积炭速率很低,约为0.6737mg/(g_cat·h),相当于蒸发法制备催化剂的21%。活性测试结果表明,浸渍法制备的催化剂上CH₄、CO₂转化率及H₂、CO选择性比蒸发法制备的催化剂分别高约5%、10%及4%、3%,具有更好的稳定性。     

Ni/Al2O3和Ni/La2O3催化剂上低温乙醇水蒸气重整制氢

 采用浸渍、热分解和氢还原等步骤制备了两种纳米晶载体催化剂Ni/Al2O3和Ni/La2O3,应用X射线衍射、X射线光电子能谱、N2吸附和扫描电镜对催化剂的体相和表面结构进行了测定,采用固定床反应器考察了催化剂对乙醇水蒸气重整制氢反应的催化性能. 实验结果表明, 15.3%Ni/La2O3催化剂对乙醇的低温水蒸气重整反应表现出较高的催化活性和稳定性. 250 ℃时乙醇的转化率已达到80.7%,氢气的选择性为49.5%; 330 ℃时乙醇的转化率达到100%,氢气的选择性可达54.3%. 16.1%Ni/Al2O3催化剂对低温乙醇水蒸气重整反应的催化活性较低.     

甲烷重整制合成气镍催化剂积炭研究

本文综述了甲烷转化制合成气镍催化剂积炭的研究进展,论述了积炭热力学和动力学、积炭类型、积炭机理和影响积炭的因素,详细分析了催化剂的镍粒子尺寸、镍-载体相互作用、载体碱性强度、载体氧化-还原性质和添加助剂对镍催化剂的积炭速率和积炭量的影响,并总结了重整反应工艺参数和反应器形式对镍催化剂积炭的影响。最后指出,采用现代表征手段阐明镍催化剂的积炭机理、种类和数量,明确积炭的规律,可为设计开发抗积炭性能强的镍催化剂提供理论依据;可通过增强金属与载体的相互作用、减小镍粒子的尺寸(镍粒子尺寸小于20 nm)和选择适宜的载体来制备抗积炭性能强的催化剂;可通过采用流化床反应器且优化工艺参数来减少重整过程积炭量;可通过寻求行之有效的积炭催化剂再生方法来解决镍催化剂积炭问题。     

Ni与Al2O3相互作用对Ni/Al2O3催化甲烷部分氧化制合成气抗积炭性能的影响

Ni/Al2O3是甲烷部分氧化制合成气反应常用的催化剂. 与Rh,Ru,Pt和Ir等贵金属负载型催化剂相比,其活性及选择性与Rh催化剂相近,且成本低,强度高,易于制备,是最具潜在应用前景的催化剂. 但是,在高温反应条件下,其活性组分Ni易烧结和流失,且催化剂表面易积炭而失活[1～3]. 此外,Ni与载体Al2O3在高温下相互作用生成难还原的NiAl2O4尖晶石,导致活性组分减少,造成催化剂活性下降. 人们通常都只注意到NiAl2O4的惰性,为了避免NiAl2O4晶相的生成,在消弱Ni与Al2O3之间的相互作用,提高催化剂的活性和稳定性等方面做了大量研究[4～7],但有关Ni与Al2O3之间的相互作用对稳定金属Ni的作用方面的报道却较少. Al-Ubaid等[8]发现Ni负载在NiAl2O4上显示出比其它载体更好的稳定性. Pena等[9]发现,NiAl2O4在乙炔加氢反应中有抑制积炭的作用. 范文浩等[10]在甲烷-二氧化碳重整制合成气催化剂的研究中,发现NiAl2O4的形成使催化剂的抗积炭性能大为改善,增强Ni-Al2O3相互作用,能有效地抑制碳丝生长. 本文在固定床流动反应装置上考察了Ni/Al2O3在甲烷部分氧化制合成气过程中的催化性能,并用XRD,XPS和TPR等手段考察了Ni负载量、焙烧温度和还原条件等对催化剂中Ni与Al2O3之间的相互作用及其对抗积炭性能的影响.     

等离子体处理制备对甲烷重整Ni基催化剂抗积炭性能的改进

对于甲烷重整反应,Ni基催化剂具有与贵金属催化剂相当的活性,但其易于积炭失活.本文总结了辉光放电等离子体处理制备CO2甲烷重整Ni催化剂以提高催化剂抗积炭性能的研究进展.比较表明,辉光放电等离子体处理制备的Ni催化剂,Ni颗粒较小,分散性更好,密集平面增加,且Ni活性组分与载体相互作用加强.这些变化导致Ni催化剂抗积炭性能改善.     

CO2 在高分散 Ni/La2O3 催化剂上的甲烷化

 以 La2O3 为载体, 采用浸渍法制备了 10%Ni/La2O3 催化剂, 考察了该催化剂的 CO2 甲烷化反应性能. 结果表明, 在较低的温度 (350 oC) 和高空速 (约 30000 h–1) 下, 甲烷时空收率可大于 3000 g/(kg•h), 无论转化率高低, 甲烷选择性始终保持在 100%. X 射线衍射和 H2-程序升温还原等表征结果表明, CO2 在 Ni/La2O3 催化剂上的加氢机理可能与 Ni/γ-Al2O3 上不同, 并且 La2O2CO3 的形成有利于提高催化剂活性.     

Promotion Effects of Nickel Catalysts of Dry Reforming with Methane

The promotion effects of nickel catalyst of dry reforming with methane were extensively investigated by means of XRD, SEM, EDX, N₂‐adsorption and H₂‐adsorption. XRD characterization indicated that good dispersion of nickel oxide and MgO promoter is achieved over γ‐Al₂O₃ support. Addition of MgO promoter effectively retards the formation of NiAl₂O₄ phase. SEM and EDX analysis exhibited that the addition of rare‐earth metal oxide CeO₂ effectively promotes the Ni metal dispersion on the surface of the catalysts despite of undesirable self‐dispersion of CeO₂ promoter. Furthermore, the nickel component is gradually dispersed on the surface of the support following the exposure to reaction gas mixture for a period of time. The addition of MgO inhibited the self‐dispersion and promotion effect of CeO₂ on Ni dispersion on the catalysts. H₂ chemisorption revealed that the addition of the alkaline oxide MgO promoter significantly prohibits the metal dispersion on the catalyst. Inappropriate promoter addition can result in sharp decrease of the metal dispersion, N₂‐adsorption indicated that oxide promoter was mostly concentrated on the outer layer of the alumina support while the nickel metal was generally dispersed in the support pores. Addition of promoters contributed to more reduction in mesopore volume.     

工业用Ni／Al2O3催化剂的再生

工业用Ｎｉ／Ａｌ_２Ｏ_３催化剂的再生徐国林，史克英，商永臣，范业梅，徐恒泳（哈尔滨师范大学化学系哈尔滨１５００８０）关键词矾土负载镍，催化剂，合成气，再生镍负载型催化剂在化学工业上具有极其广泛的用途，本文提出了这类催化剂再生过程中活性物种的疏活作用，...     

介孔Ni/CaO-ZrO2纳米复合物催化甲烷和二氧化碳重整

采用溶胶-凝胶法制备了一种具有高热稳定性的介孔Ni/CaO-ZrO2纳米复合物.此纳米复合物在甲烷/二氧化碳重整中表现出较高的活性和稳定性,且经连续运行50h后,其催化活性没有明显降低,稳定性显著高于Ni/Al2O3或Ni/SiO2负载型催化剂.这是由于反应过程中纳米Ni颗粒尺寸被有效稳定以及碱性组分CaO的存在,催化剂中相互嵌合的Ni,ZrO2和CaO的颗粒尺寸均为10nm左右,堆积形成了海绵状的介孔结构.CaO的存在使催化剂具有较强的碱性,促进了反应物CO2的化学吸附和解离.     

La2NiO4／Al2O3催化剂上CH4／CO2的重整

 通过溶胶－凝胶方法制备了尖晶石结构的La2NiO4／Al2O3催化剂，采用BET，XRD和TG表征了催化剂的孔分布、比表面积、体相组成以及凝胶样品的热失重和热分解过程．将催化剂应用于CH4／CO2重整反应制合成气，考察了惰性气体和反应温度对转化率、选择性以及积碳的影响．结果表明，在高空速（GHSV＝4．8×104ml／（g·h））下，CH4和CO2转化率分别为51％和60％，CO和H2的选择性约为98％和92％，惰性气体He的引入明显地提高了CH4和CO2的转化率．     

还原态WO_3/Al_2O_3,NiO/Al_2O_3和NiO-WO_3/Al_2O_3催化剂上H_2,CO,O_2的吸附特性

在加氢精制和许多其它催化过程中,Mo,W是主要的活性组分,Co,Ni通常作为助剂,有关Co-Mo体系的研究文献报导很多~[1.2], 但由于钨较难还原和硫化,关于     

Methane Dry Reforming over Alumina Supported Co Catalysts

A series of Co/γ-Al2O3 catalysts were prepared with the impregnation .method and characterized by means of the BET specific surface area, X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA) and Laser Raman spectroscopy. The Co/γ-Al2O3 catalysts were activated by using H2, 20%CH4/H2 or CH4, re-spectively. There was no obvious difference between the activities of the Co/γ-Al2O3 catalyst activated by us-ing the different activation methods for methane dry reforming. The catalytic properties of the Co/γ-Al2O3 catalysts with different Co loadings were also investigated. The optimized Co loading for the Co/γ-Al2O3 cata-lyst pretreated with 20% CH4/H2 is around 12% (mass fraction).     

Study on the Reaction Mechanism for Carbon Dioxide Reforming of Methane over supported Nickel Catalyst

The adsorption and dissociation of methane and carbon dioxide for reforming on nickel catalyst were extensively investigated by TPSR and TPD experiments. It showed that the decomposition of methane results in the formation of at least three kinds of surface carbon species on supported nickel catalyst, while CO2 adsorbed on the catalyst weakly and only existed in one kind of adsorption state. Then the mechanism of interaction between the species dissociated from CH4 and CO2 during reforming was proposed.