在Cu／ZnO／Al2O3催化剂上进行甲醇部分氧化蒸气重整制备氢气的模拟研究

两大气压下,对管状填充床反应器中在Cu/ZnO/Al2O3催化剂上甲醇部分氧化蒸气重整制备氢气进行了实验.在Cu/ZnO/Al2O3催化剂上进行该反应体系动力学研究的基础上,建立了该反应器内的稳态质量和热量衡算方程,同时考虑了颗人的扩散限制,模型的预测结果与实验结果吻合较好,该模型工作的开展有助于对该体系进行优化。     

甲醇水蒸气重整制氢Cu/ZnO/Al2O3催化剂的研究

燃料电池作为一种无污染、高效率的能源引起世界各大汽车公司的广泛关注[1,2]。用于燃料电池的燃料目前研究较多的是氢气,用氢气作燃料存在储存、安全、运输等问题,寻求合适贮氢方法或替代燃料,实现车载制氢是解决问题的办法。甲醇作为液体燃料,因具有高能量密度,低碳含量,以及运输和贮存等优势成为车载制氢的理想燃料,甲醇水蒸气重整制氢反应也成为研究的热点[3～10]。车载制氢对甲醇水蒸气重整制氢反应体系中的产氢速率,氢气和CO的含量都有一定的要求。尤其对CO含量要求更为苛刻,因CO易引起燃料电池阳极催化剂中毒[11,12]。因此,开…     

CeO2改性Cu/Al2O3催化剂上甲醇水蒸气重整制氢

研究CeO2改性Cu/Al2O3催化剂上甲醇水蒸气重整制氢反应过程,得到低温活性、氢选择性和稳定性较好的催化剂.Cu/A12O3催化剂中添加CeO2提高了催化剂的活性和稳定性,当CeO2质量分数为20%时,催化剂活性表现最佳.在反应温度250℃,水醇摩尔比为1.0,液体空速为3.28 h-1条件下,甲醇转化率为95.5%,氢气选择性为100%.此外,CeO2通过促进水气转化反应降低了重整气中CO的含量.Cu/CeO2/Al2O3催化剂在200 h的寿命实验中,活性仍保持在90.0%以上,而Cu/Al2O3催化剂在100 h的寿命实验中,活性已很快下降.XRD和TPR分析及表面元素分布结果表明,铜和铈相互作用促进了铜在催化剂表面的高度分散,阻止了铜晶粒团聚、烧结,促使铜晶粒细小化,促进了铜的还原,改善了Cu/CeO2/Al2O3催化剂的性能.     

甲醇水蒸气重整制氢的高效碳纳米管改性Cu/ZnO/Al2O3催化剂

以碳纳米管为助剂,制备用于甲醇水蒸气重整制氢的新型高效Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂,并与传统Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂在相同条件下的催化性能进行了比较.结果表明,添加适量碳纳米管可显著提高催化剂的低温催化活性和选择性,在大幅度提高产氢速率的同时有效降低了重整产气中CO的含量.SEM和XRD分析证实适量碳纳米管的添加有效促进了Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂结构特性的改善,有利于活性铜物种的分散,从而显著提高了催化剂的低温催化性能.     

CeO2改性Cu/Al2O3催化剂上甲醇水蒸气重整制氢

研究CeO2改性Cu/Al2O3催化剂上甲醇水蒸气重整制氢反应过程,得到低温活性、氢选择性和稳定性较好的催化剂.Cu/Al2O3催化剂中添加CeO2提高了催化剂的活性和稳定性,当CeO2质量分数为20％时,催化剂活性表现最佳.在反应温度250 ℃,水醇摩尔比为1.0,液体空速为3.28 h －1条件下,甲醇转化率为95.5％,氢气选择性为100％.此外,CeO2通过促进水气转化反应降低了重整气中CO的含量.Cu/CeO2/Al2O3催化剂在200 h的寿命实验中,活性仍保持在90.0％以上,而Cu/Al2O3催化剂在100 h的寿命实验中,活性已很快下降.XRD和TPR分析及表面元素分布结果表明,铜和铈相互作用促进了铜在催化剂表面的高度分散,阻止了铜晶粒团聚、烧结,促使铜晶粒细小化,促进了铜的还原,改善了Cu/CeO2/Al2O3催化剂的性能.     

Adaptation o Cu／ZnO／Al2O3 to Temperature Change in Methanol Synthesis from CO2 Hydrogenation

The induction behavior in CO2 hydrogenation was studied by varying the reaction temperature to investigate the adaptation of the Cu/ZnO/Al2O3 catalyst to the temperature change,The results indicated that a used catalyst had a tendency to keep the last running state in new reaction conditions for MeOH formation,and that this tendency was related to the difference in Cu/Cu^n ration caused by CO2 and CO produced at different reaction temperatures,However,the reverse water-gas shift reaction (BWGS) induced at four temperatures was completely different from that of methanol synthesis,It implied that the two so-called competitive reactions in CO2 H2,RWGS and methanol synthesis,have different, active centers.     

微波辐照促进的甲醇水蒸汽重整制氢Cu/ZnO/Al2O3催化剂

微波介电加热具有高效和节能等特点,近年来利用其独特的“体相加热”效应制备结构特异及性能优越的催化材料在多相催化领域中已引起关注,本文报道微波辐照处理对传统Cu／ZnO／Al2O3催化剂在甲醇水蒸汽重整制氢反应中的促进作用,研究结果表明,微波辐照处理对传统Cu／ZnO／Al2O3催化剂的微结构性质具有调控作用,可大大改善其低温催化活性及制氢选择性。     

La2O3对Cu/Al2O3甲醇水蒸气重整制氢催化剂性能的影响

采用并流共沉淀法制备了系列Cu/La2O3/Al2O3甲醇水蒸汽重整制氢催化剂, 并通过X射线衍射(XRD), 程序升温还原(TPR) 和光电子能谱 (XPS) 等分析方法研究了La2O3对Cu/Al2O3甲醇水蒸汽重整制氢催化剂性能的影响. 结果表明 La2O3的加入促进了铜在催化剂表面的高度分散, 阻止了铜晶粒团聚、烧结, 促使铜晶粒细小化, 促进了铜的还原, 从而改善了催化剂的性能, 提高了催化剂的活性.     

CuO—ZnO—La2O3—AI2O3催化剂上的甲醇水蒸汽重整

研究了La助剂对甲醇不蒸汽重整制氢CuO-ZnO-AI2O3催化剂性能的影响。结果表明,加入La助剂后,催化剂的低温活性和稳定性都得到明显提高;稳定性实验表明,在合适的反应条件下,CuO-ZnO-La2O3-AI2O3催化剂经600h实验,其甲醇转化率稳定在87．5％以上,CO含量低于0．35％,显示出良好的工业应用前景。XPS研究表明,加入La助剂后,铜组分在催化剂表面得到了更好的分散,且反应过程中在该催化剂表面Zn的富集量远高于在CuO-ZnO-AI2O3催化剂表面上。     

高效甲醇水蒸气重整制氢的SBA-15改性的Cu/ZnO/Al2O3催化剂

以介孔SBA-15为结构助剂, 制备出用于甲醇水蒸气重整制氢的新型高效氧化硅掺杂的Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂, 并与传统Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂在相同条件下的催化性能进行了比较. 结果表明, 添加适量介孔SBA-15可显著提高催化剂的催化活性和选择性, 在大幅度提高甲醇转化率的同时有效降低了重整产气中CO的含量. 原位XRD分析证实适量介孔SBA-15的添加对传统Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂的微结构性质可产生重要的调控作用, 从而大大改善其催化活性和制氢选择性.     

甲醇重整反应中Pt/γ-Al2O3催化剂纳米Pt粒径与催化性能关系研究

利用硝基甲烷还原法在室温条件下得到了纳米Pt粒径可控的担载Pt/γ-Al₂O₃催化剂, 并利用甲醇重整反应为反应探针考察了Pt粒径与催化反应性能之间的关系, 发现催化反应的性能与担载贵金属颗粒粒径之间存在明显的相关性. 通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)等测试手段对催化剂进行表征, 发现钠米Pt的粒径大小不但影响甲醇重整反应的活性, 同时也影响反应的选择性, 即催化剂的催化性能与担载贵金属粒径之间存在明显的尺度效应.     

表面助剂改性对Cu/ZnO/Al2O3甲醇合成催化剂性能的影响

采用共沉淀-后浸渍方法制备了表面助剂改性的Cu/ZnO/Al₂O₃ (CZA)甲醇合成催化剂, 在固定床反应器上以合成气为原料分别考察了三种助剂(Zr、Ba和Mn)对CZA催化剂性能的影响; 以Zr为助剂时反应温度的影响; 并进行了催化稳定性试验. 利用粉末X射线衍射(XRD)、低温氮气吸脱附(N₂-sorption)、氧化亚氮(N₂O)反应吸附技术、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温吸脱附(H₂-TPD)、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)技术对催化剂进行了表征.结果显示: 以Zr或Ba作为助剂能够明显提高CZA催化剂耐热前后的甲醇时空收率(STY); Mn的引入降低了CZA催化剂的耐热前活性; Zr的引入降低了CZA催化剂最高活性温度点, 增强了CZA催化剂的催化稳定性; 还原态CZA催化剂表面Cu⁰和ZnO都能吸附活化氢气, Cu⁰与ZnO的强相互作用有利于提高催化剂的性能, 耐热后催化剂性能的降低归因于Cu晶粒的长大. 在实验和表征结果基础上,提出了CZA催化剂上合成气制甲醇的“双向同步催化反应历程”.     

Selective Catalytic Reduction of NO with Propene over Au/Fe2O3/Al2O3 Catalysts

A series of Au/Fe₂O₃/Al₂O₃ catalysts were prepared by the homogeneous deposition-precipitation method. The catalytic activity of the catalyst samples for selective catalytic reduction of NO by propene under oxygen-rich atmosphere was evaluated. The results showed that 2%Au/10%Fe₂O₃/Al₂O₃ exhibited good low-temperature activity. The maximum of NO conversion reached 43% at 300 °C, while it was only 21% over the 2%Au/Al₂O₃ catalyst at the same temperature. The addition of 2% steam to the feed gas had little effect on the catalytic activity. X-ray diffraction results indicated that both Au and Fe₂O₃ particles were highly dispersed over Al₂O₃. H₂-temperature-programmed reduction results indicated that there was strong interaction between Au and Fe₂O₃, which made the reduction of Fe₂O₃ easy. The synergistic effect between Au and Fe₂O₃ was probably responsible for the good catalytic performance of the Au/Fe₂O₃/Al₂O₃ catalyst at low temperature.     

CO Hydrogenation over Re-Co Bimetallic Catalysts Supported over SiO2, Al2O3 and NaY Zeolite

The promotion of rhenium on the reduction of Co²⁺ ions in cobalt based samples prepared by various methods, such as, sol/gel technique, incipient wetness impregnationof Al₂O₃ and NaY, has been investigated in the CO hydrogenation. Among the samples the reducibility of the sol/gel, Re-Co/Al₂O₃ and Re-Co/NaY(IM) were the highest compared to Re-Co/NaY (IE) [8]. In addition to facilitating reduction of Co²⁺ ions, the rhenium increased the rate of reaction and the formation ofC₅₊ hydrocarbons at 10 bar pressures. The samples pretreated in various manner, revealed an about five fold increase in activity and an increase in the chain length in the NaYsupported sample while the activity and selectivity changed in various way in the sol/gel prepared samples. Simultaneously, rhenium increased the amount of olefins of low carbon numbers.In the mechanism the rhenium provides an action preventing fast deactivation of cobalt.     

铝添加量对Cu/ZnO/Al_2O_3甲醇合成催化剂性能的影响

采用分步沉淀法制备出一系列不同铝含量的催化剂样品,通过X射线衍射(XRD)、热重-质谱(TG-MS)、荧光光谱仪(XRF)、N_2物理吸附、氢气程序升温还原(H_2-TPR)对样品进行表征,考察了不同铝添加量对铜基甲醇催化剂性能的影响。结果表明,铝元素的添加对前驱物中碱式碳酸盐组分产生作用,促进了焙烧后样品中高温碳酸盐的形成,进而影响到催化剂的性能。随着铝元素的添加,焙烧后催化剂的比表面积、催化剂活性和热稳定性均有增加。当Al~(3+)/(Cu~(2+)+Zn~(2+)+Al~(3+))物质的量比增加至30%时,催化剂在230℃、4 MPa和合成气(13%CO、1.2%CO_2、80%H_2、5.8%Ar)的评价条件下,热处理前后的CO转化率分别为76%和67%,仍保持着较高的活性和热稳定性。     

微波辐射对浆态床合成甲醇CuO/ZnO/Al2O3催化剂前驱体晶相转变的影响

在微波辐射条件下,对CuO/ZnO/Al2O3催化剂的沉淀母液进行老化,通过XRD、TG、H2-TPR,FTIR、HR-TEM和XPS对前驱体及催化剂微观结构的进行表征,探讨了CuO/ZnO/Al2O3催化剂前驱体晶相转变过程中微波辐射的作用。结果表明,微波辐射有利于Cu2+取代Zn5(CO3)2(OH)6中Zn2+的同晶取代反应。微波辐射的老化过程中,首先发生Cu2+取代Zn5(CO3)2(OH)6中Zn2+生成(Cu,Zn)5(CO3)2(OH)6的同晶取代反应,并于1.0 h内基本完成;随着老化时间继续延长,主要进行Zn2+取代Cu2(CO3)(OH)2中Cu2+生成(Cu,Zn)2(CO3)(OH)2的同晶取代反应,同时(Cu,Zn)5(CO3)2(OH)6进一步结晶。与常规老化1 h制备的前驱体相比,微波辐射老化1.0 h制备的前驱体含有较多的(Cu,Zn)5(CO3)2(OH)6物相,有助于增强焙烧后CuO/ZnO/Al2O3催化剂中CuO-ZnO协同作用,提高表面铜含量,进而提高CuO/ZnO/Al2O3催化剂在浆态床合成甲醇的催化活性和稳定性,在400 h浆态床合成甲醇评价期间,甲醇时空收率最大达318.9 g.kg-1.h-1,失活率仅为0.11%.d-1。     

Storage-Reduction of NOx over Combined Catalysts of Pt/Ba/Al2O3-Mn/Ba/Al2O3： Carbon Monoxide as Reductant

Storage-reduction of NOx by carbon monoxide was investigated over combined catalysts of Mn/Ba/Al2O3-Pt/Ba/Al2O3. Combination of Mn/Ba/Al2O3 and Pt/Ba/Al2O3 catalysts in different ways showed excellent NOx storage-reduction performance and the content of Pt could be reduced by 50%. Not only the addition of 5Mn/15Ba/Al2O3 to lPt/15Ba/Al2O3 could improve its storage ability, but also enhance the NOx conversion consequently. NOx conversion over the combined catalysts (the combined catalysts I and II) was increased under dynamic lean-rich burn conditions, the maximum NOx conversion increased from 69.4% to respectively 78.8% and 75.7% over two combined catalysts.     

Pd/ZnO催化甲醇水蒸气重整理论研究

随着化石能源的日渐枯竭和人们对环境保护的日益重视,发展清洁高效的新能源成为世界各国高度关注的战略课题。甲醇水蒸气重整是生产氢能的有效方法之一,Pd/ZnO催化剂热稳定性好、选择性高,是可能替代Cu/ZnO的催化剂。本文综述了近十年来采用理论方法对Pd/ZnO催化甲醇水蒸气重整制氢机理的研究工作。文章首先论述了催化剂的研究进展,然后对水在单体和聚集状态下在单层及多层平整的和阶梯状的合金表面的吸附和解离进行了总结;接着对甲醇、甲氧基和甲醛在合金表面的吸附和化学反应的热力学和动力学作了介绍;随后基于计算结果,对甲醇反应机理给予了详细的描述。最后对全文进行了总结并对未来的研究作了展望。