Ni/Al2O3和Fe/Al2O3催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢的对比研究

甲醇、乙醇等低碳醇催化重整制氢是燃料电池氢源的重要技术之一.乙醇和甲醇相比,更容易存储,低毒且可以从生物质经发酵获得[1,2].乙醇可以通过裂解、部分氧化、水蒸气重整和氧化重整等途径制氢[3~6].已有的文献表明,Pt、Ru、Rh、Pd等贵金属可有效地催化乙醇重整反应,载体多选用     

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.     

纳米ZrO2/Al2O3复合载体及Ni/ZrO2/Al2O3催化剂的性能研究

 采用溶胶-凝胶法在经过扩孔处理的Al2O3基载体上制备了纳米ZrO2/Al2O3复合载体,并通过浸渍法制备了NiO/ZrO2/Al2O3催化剂. 用XRD,TPR,TPD和N2吸附等技术分别考察了载体和催化剂的结构及表面性能,研究了复合载体对Ni/ZrO2/Al2O3催化CO2重整CH4反应性能的影响. 结果表明,纳米ZrO2/Al2O3复合载体具有较大的比表面积、适宜的孔径分布及稳定的t-ZrO2结构,Ni/ZrO2/Al2O3催化剂具有较好的CO2重整CH4反应活性和稳定性.     

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.     

Autothermal Reforming of Methane over Ni Catalysts Supported on CuO-ZrO2-CeO2-Al2O3

Ni catalysts supported on various mixed oxides of Al2O3 with rare earth oxide and transitional metal oxides were synthesized. The studies focused on the measurement of the autothermal reforming of methane to hydrogen over Ni catalysts supported on the mixed oxide ZrxCe30-xAl70Oδ (x=5, 10, 15). The catalytic performance of Ni/Zr10Ce20Al70Oδ was better than that of other catalysts. XRD results showed that the addition of Zr to Ni/Ce30Al70Oδ prevented the formation of NiAl2O4 and facilitated the dispersion of NiO. Effects of CuO addition to Zr10Ce20Al70Oδ were also investigated. The activity of Ni catalyst supported on CuO-ZrO2-CeO2-Al2O3 was somewhat affected and the Ni/Cu5Zr10Ce20Al65Oδ showed the best catalytic performance with the highest CH4 conversion, yield of H2, selectivity for H2 and H2/CO production ratio in operation temperatures ranging from 650 to 750℃.     

Ni/Al2O3催化剂上甲烷三重整制合成气

制备了负载于大孔容、高比表面的γ-Al2O3载体上的Ni基催化剂.采用固定床流动反应装置,考察了催化剂焙烧温度、反应条件(反应温度、压力、空速以及反应原料气组成)对甲烷三重整反应(TRM)制合成气的催化性能的影响.结果表明,650℃焙烧的催化剂具有较好的稳定性.在常压、850℃、10080h-1、n(CH4)/n(CO2)/n(H2O)/n(O2)=1/0.48/0.54/0.1的条件下,CH4转化率达到95.4%,CO2转化率达到84.6%,在此条件下连续运行9h未见活性下降.TRM反应适宜于在高温、低压下进行,原料组成的变化不会影响CH4转化率,但会影响CO2转化率和产物合成气的n(H2)/n(CO)比.     

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.     

Ni／γ—Al2O3,Ni／MgO,Ni／SiO2催化剂上甲烷与二氧化碳重整反应的研究

采用ＸＲＤ，ＵＶ－ＤＲＳ，ＸＰＳ，ＴＰＲ，Ｈ２－Ｏ２滴定和吡啶吸附－红外光谱等技术，研究了负载于具有不同酸碱性的γ－Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，Ｍｇｏ载体上的镍催化剂表面物理化学性质，及其对甲烷与二氧化碳重整制取合成气反应催化活性的影响。结果表明，在上述负载型镍催化剂上，影响重整反应活性和积炭量的主要原因不是催化剂表面酸碱性，而是金属镍在催化剂表面的分散度。     

Co/Al2O3催化剂上积炭的研究

甲烷的二氧化碳重整制合成气是近年来甲烷催化转化的一个重要方面,而所用催化剂的积炭问题仍是影响催化剂活性和寿命的主要因素之一．近年来,对催化剂表面的积炭形式有一些报道［１］,但对积炭的种类及其与催化剂活性的关系很少有报道．本文从经低温焙烧的Ｃｏ／Ａｌ２...     

Ni/Al2O3催化剂上CH4三重整反应-催化剂床层温度分布

在连续流动的固定床反应装置上,考察了Ni/Al2O3催化剂上CH4三重整反应中催化剂床层的温度分布。实验在常压、750℃~950℃、2000h-1~20000h-1下进行,研究了外控炉温、空速和进料组成对催化剂床层温度分布的影响。结果表明,催化剂床层中的温度梯度较甲烷部分氧化反应平缓,在CH4/CO2/H2O/O2=50/12.5/12.5/25（摩尔比）、20000h-1下,催化剂床层中入口处温度比炉温高约80℃,出口处温度与器壁温度相当。空速越低,催化剂床层入口处温度(tmax)与炉温之差Δtmax越小(20000h-1时,Δtmax=80℃;2000h-1时,Δtmax=30℃)。当原料气中不含O2时,催化剂床层入口处没有观测到温度骤升的现象。催化剂床层温度分布出现“低谷”现象,温度最低点(tmin)比炉温低30℃~40℃。根据温度分布曲线,大体可将催化剂床层分为三个区域：富氧区、贫氧区和无氧区。富氧区内只发生燃烧反应,贫氧区内发生重整反应和部分氧化反应,无氧区内只发生重整反应。     

Study on Sulphided WNi/USY+Al2O3 Catalyst by XPS

Ni-promoted tungsten catalysts are widely used for hydrotreating various petroleum fractions. The catalysts have to be sulphided prior to use in industry, because sulphided catalyst has higher activity and more stability. The influence of the sulphiding conditions on the performance of WNi/Al₂O₃ has been investigated by some reseachers^[1] except for WNi/USY+Al₂O₃ hydrocracking catalyst. In this paper, the optimal sulphiding conditions of WNi/USY+Al₂O₃ have been studied by XPS.     

Ce0.67Zr0.33O2对CH4燃烧催化剂Fe2O3/Al2O3的改性作用

固定n（Ce）／n（Zr）比为0．67／0．33,用共沉淀法制得一系列CeO2-ZrO2-Al2O3固溶体,采用这些固溶体作载体,以Fe2O3为活性组分,用浸渍法制备了一系列催化剂,BET结果显示,将适量Ce0.67Zr0．33O2引入到Al2O3载体中有助于催化剂保持较高的比表面积,TPR结果显示,载体中引入适量的Ce0．67Zr0.33O2可以改善催化剂的氧化还原性能,XRD结果表明,Fe2O3在CeO2-ZrO2-Al2O3载体上呈现出良好的分散状况,老化前后催化剂的晶相结构基本无明显变化,特别是当载体中m（Ce0.67Zr0.33O2）：m（Al2O3）的值为1：2时,Fe2O3／CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂在甲烷催化燃烧中显示出最佳的催化性能和抗高温老化性能。     

CO偶联临氢反应Pd-Fe/Al2O3催化剂的XPS研究

 利用XPS及氩离子溅射等技术对CO偶联和临氢反应中所用催化剂\r\n表面活性组分和助剂的含量及其化学状态进行了分析，并通过测定氢在\r\n催化剂表面的化学吸附，以及氢浓度对催化剂活性的影响，探讨了CO偶\r\n联反应中催化剂临氢失活的主要原因．XPS表征结果表明，CO偶联反应\r\n中催化剂活性组分以Pd0和Pd2＋形式共存；而临氢反应后仅以Pd0形式\r\n存在，助剂FeO从催化剂的内部向表面迁移且有少量Fe2＋转变为Fe3＋\r\n．催化剂临氢失活的主要原因是H2在活性组分Pd及助剂Fe（主要是FeO\r\n）表面均可形成解离吸附，形成的金属氢化物可在低活化能条件下发生\r\n迁移．这种迁移有利于副产物乙醇的生成，从而削弱了CO偶联主反应，\r\n催化剂表面活性组分Pd的相对含量减少，并几乎处于钝化状态，导致临\r\n氢反应中CO转化率、草酸二乙酯选择性及空时收率均下降．停止通入H\r\n2后，催化剂的活性可恢复至正常状态．     

甲醇水蒸汽重整制氢Cu/Zn/Ce/Al催化剂的XPS研究

利用XPS技术，研究了在甲醇水蒸汽重整制氢过程中，添加稀土元素Ce对Cu/Zn/Al催化剂表面结构的影响。发现，催化剂表面存在Cu^2 和Cu^ 物种；CeO2的加入促进表面Cu^ 物种的生成，提高了表面Cu^ 物种的浓度。Cu60/Zn30/Al5/Ce5催化剂表面具有较高的Cu^ 浓度，是催化剂长时间保持高活性的重要原因之一。     

三氧化二铝含量对Ni／Zr0.4Ce0.6O2—Al2O3催化剂的CH4—CO2重整反应性能影响

采用水热合成法,制备了不同Al2O3含量的Ni/Zr0.4Ce0.6O2-Al2O3催化剂,采用X－射线衍射（XRD）和扩展X光吸收精细结构（EXAFS）,对催化剂样品进行结构表征;考察了Al2O3的加入对催化剂结构和CH4－CO2重整反应活性的影响。结构表征和活性测试表明,催化剂中存在的主要晶相是Zr0.4Ce0.6O2.Al2O3的加入,使催化剂颗粒度变小,镍的分散度提高,并使反应活性有明显改进;而过量Al2O3的加入,却容易导致积炭。     

分子筛和γ-AI 203混合载体上负载Ni和W的加氢裂解催化剂的EXAFS研究

运用ExAFs技术对Ni负载于4种改性Y分子筛与A12O3混合载体上的加氢裂解催化剂进行了研究，结果表明，硫化态催化剂中W和Ni均未被完全硫化，除硫化态外，大部分W处于钨氧硫(WOs)状态，而部分Ni为氧化物，不同分子筛对Ni和W的硫化程度的影响不同.另外催化剂中存在少量的NiWs相，载体的B酸位与催化剂中的NiWs相的多少有较好的相关性.     

抗积炭CH4/CO2重整用Ni/Al2O3催化剂

抗积炭CH4/CO2重整用Ni/Al2O3催化剂     

CeO2和Pd在Ni/γ-Al2O3催化剂中的助剂作用

采用脉冲微反技术研究了添加n型半导体氧化物CeO2及贵金属Pd对Ni/γ-Al2O3催化剂上CH4积炭/CO2消炭反应性能的影响,并运用BET、TPR、CO2-TPSR及氢吸附等技术对催化剂进行了表征.结果表明,n型半导体氧化物CeO2的添加可以降低Ni/γ-Al2O3催化剂上CH4裂解积炭活性,提高CO2消炭活性,添加少量贵金属Pd可以进一步改变载体Al2O3、助剂CeO2和活性组分Ni之间的相互作用,从而改善Ni/γ-Al2O3催化剂的抗积炭性能.通过Ni-Ce-Pd/γ-Al2O3催化剂上CH4积炭/CO2消炭模型对上述作用机制作出了新的解释.     

硫化态NiW/Al2O3催化剂加氢脱硫活性相的研究Ⅰ.XPS和HREM表征

 采用孔饱和共浸法制备了一系列具有相同W含量和不同Ni含量的NiW/Al2O3催化剂,并对相应的硫化态催化剂进行了XPS和HREM表征. 结果表明,引入的助剂Ni优先修饰WS2晶粒的边角位置,形成高活性的NiWS相. 催化剂中助剂Ni在噻吩加氢脱硫反应中的显著促进效应(活性提高了约30倍)与形成的NiWS活性相数量有关. 同时,助剂Ni的引入使得催化剂表面WS2晶粒的堆叠程度略有增加,晶片长度略有减小;而且引入助剂后WOx相的硫化度提高了近20%. 但相比之下,活性相织构的变化和硫化度的增大对催化脱硫活性的贡献较小,不是Ni产生助剂效应的主要原因.