LaNiO3的导电性及其CO甲烷化催化活性

用混合硝酸盐分解法得到的La_2O_3-NiO体系在800℃下焙烧制得氧化物LaNiO_3,经XRD鉴定为单一钙钛矿型晶相,测定表明其电阻率低于相应的氧化镧、氧化镍混合物;高于金属镍,具有半金属性,对CO甲烷化的催化活性顺序为金属Ni>LaNiO_3>NiO,与导电性大小顺序相一致,而导电性与含镍材料中镍的d电子公有化程度相关。     

Ru／ZrO2作用下的二氧化碳甲烷化催化反应机理

二氧化碳是地球上储量最大的碳源之一。随着石油资源的日益枯竭,加之向大气中大量排放二氧化碳所引起的严重的生态环境等问题,二氧化碳的转化和应用研究日见活跃,其中二氧化碳的催化加氢甲烷化由于具有明确的应用前景而倍受关注,对其催化反应机理的研究也逐渐展开［1］。在早期工作中,研究者一般认为二氧化碳并未在催化剂表面吸附,而是经气相还原生成一氧化碳,然后再进一步加氢而得到甲烷,这些看法因缺少直接证据并与实验事实相悖而缺乏说服力［2］。     

一氧化碳甲烷化反应研究

在Ｎｉ催化剂上研究了ＣＯ的甲烷化反应。结果表明，在Ｉ型催化剂上和Ⅱ型催化剂 ，分别存在一种及两种ＣＯ加氢生成甲烷的活性中心。甲烷化在两种催化剂上以表面碳机理进行。计算了ＣＯ甲烷化反应的脱附活化能。     

甲烷化反应机理的蒙特卡罗模拟

甲烷化反应机理的蒙特卡罗模拟郭向云，李永旺，王琴，罗庆云，钟炳（中国科学院山西煤炭化学研究所太原０３０００１）关键词蒙特卡罗方法，模拟，甲烷化机理催化反应机理可用普通动力学模型研究，也可用蒙特卡罗（ＭＣ）模型研究。对于一些比较复杂的催化反应，其动力学...     

外循环式耐硫甲烷化反应器分析

建立了耐硫甲烷化循环式反应器的拟均相一维模型，考察了床层直径，循环比，入口气体温度及压力和温度范围对反应器操作的影响，结果表明：循环比和温度操作范围是反应器操作的决定因素，对日产５万标准立方煤气的反应器进行了优化设计分析。     

二氧化碳甲烷化催化剂研究Ⅲ.Ni-Ru-稀土/ZrO2作用下的催化反应机理

用漫反射傅里叶红外光谱法研究了Ｎｉ－Ｒｕ－稀土／ＺｒＯ２多组分催化体系作用下的二氧化碳甲烷化反应机理，结果表明，碳酸根、甲酸根和一氧化碳是催化剂表达可以检出的吸附物种，其中表面的含氧酸类物种是催化反应的主要中间物，二氧化碳通过与载体表面羟基的作用转化为含氧酸根类物种吸附于催化剂表面，并进一步氢解为甲烷，反应中生成的少量一氧化碳可能来源于表面含氧酸根氢解为甲烷的副反应，含不同稀土的多组分催化剂作用下     

Ni-Co、Ni-Cu双金属合金催化剂用于CO甲烷化

以钙钛矿型复合氧化物LaNi_0.9Co_0.1O₃和LaNi_0.9Cu_0.1O₃为前驱体制备了Ni-Co/La₂O₃和Ni-Cu/La₂O₃双金属合金催化剂。结果表明,双金属合金催化剂中,各组分间相互稀释,具有较强的抗烧结性能;催化剂表面的积炭主要取决于CO在催化剂表面的吸附形态,Ni-Co双金属催化剂中,Co掺杂改变了CO在催化剂表面的吸附形式和吸附强度,使得Ni-Co双金属催化剂具有较强的抗积炭性能。Ni-Co双金属合金催化剂用于CO甲烷化反应时,显现出较好的活性、选择性和稳定性。     

甲烷在氧化铁表面还原NO的特性与反应机理研究

在程序控温电加热水平陶瓷管反应器中,在300~1 050 ℃,对N₂气氛中甲烷在氧化铁(充分氧化后的铁丝网卷)表面还原NO的特性进行了实验研究,测试了NO脱除效率、CO生成量以及反应后铁样品表面组分和微观状态的变化特点,分析了甲烷在氧化铁表面还原NO的反应机理。在此基础上,在1 000 ℃时,对模拟烟气条件下甲烷在氧化铁表面还原NO的持久性进行了实验研究。结果表明,甲烷在氧化铁表面能够高效地还原NO。在N₂气氛下,在850 ℃以上达到100%的NO脱除效率。在模拟烟气中,甲烷在氧化铁表面脱除NO的能力具有很好的持久性。实验结果表明,在1 000 ℃时,采用由体积分数为2.0%的O₂、16.8%的 CO₂和524×10^-6的 NO,N₂配平的模拟烟气,1.17% CH₄能够在连续100 h内保持100%的NO脱除效率,而未出现下降的趋势。对反应机理的研究结果表明,甲烷在氧化铁表面还原NO的机理包括甲烷通过再燃机理还原NO以及甲烷通过在氧化铁表面还原氧化铁为金属铁、金属铁进而直接还原NO两种主要反应机理。其中,后者为主要反应机理。     

二氧化碳甲烷化机理的研究(英文)

首先对二氧化碳甲烷化的二种机理进行了回顾,并对这二种机理存在的可能性进了探讨。结果表明,二氧化碳甲烷化经过一氧化碳加氢的可能性不大,而经过甲酸根中间体加氢的可能性极大。同时对在一氧化碳与二氧化碳共存时,一氧化碳对二氧化碳甲烷化的影响进行了动力学分析。     

甲烷单加氧酶的催化反应机理研究*

本文就甲烷单加氧酶近年来在催化反应机理方面的最新研究成果进行了详细阐述。甲烷C—H 键的活化机理主要包括自由基回弹机理和协调的氧插入机理。运用自由基探针底物和量化计算等方法对烷烃羟基化反应机理的直接研究表明, 目前没有一个统一的机理来解释甲烷单加氧酶的反应过程。反应机理的类型可能取决于MMO 的来源或者其他因素。对甲烷单加氧酶的几种中间化合物的各种光谱学研究有力地推动了机理研究的发展。     

Ni/CeO2前驱体分解方法对CO甲烷化活性的影响

CO甲烷化制备合成天然气是煤化工的重要过程之一,也是合成氨过程和燃料电池除去痕量CO的重要反应.CO甲烷化催化剂包括贵金属催化剂和镍基催化剂.其中,镍基催化剂由于具有较好的活性以及较低的成本受到广泛的重视.目前,镍基CO甲烷化催化剂仍需解决的问题是提高低温活性以及抗积碳性能.目前的改进方法主要包括:(1)控制催化剂尺寸;(2)控制催化剂结构;(3)提高Ni-载体的相互作用;(4)使用结构可控的载体;(5)改进载体性质.其中,通过控制催化剂尺寸来控制催化剂结构是一种有效的改进方式.使用冷等离子体来分解镍前驱体是一种快速有效的制备尺寸小、分散度好的镍基催化剂的方法.本文使用常压介质阻挡放电等离子体(150°C左右)分解硝酸镍前驱体,得到的催化剂再经过500°C氢气还原得到高分散Ni/CeO_2催化剂.作为对比,同时采用常规热焙烧方法分解硝酸镍制备了催化剂.对催化剂进行了X射线衍射(XRD)、CO脉冲化学吸附、CO程序升温脱附(CO-TPD)、CO红外漫反射光谱(CO-DFTIR)及X射线光电子能谱(XPS)等分析,同时进行了CO甲烷化反应活性和300°C下稳定性测试,发现等离子体分解制备得到的催化剂具有更好的CO低温甲烷化性能、更高的CH_4选择性、更好的低温稳定性和抗积碳性能.在250°C时,等离子体分解法制备的催化剂上的CO转化率能达到96.8%,CH_4选择性接近100%,但是热焙烧分解制备的催化剂上却只有14.7%的CO转化率.在低温(300°C)稳定性测试中,等离子体分解制备的催化剂具有优异的稳定性.与常规热焙烧方法得到的催化剂相比,等离子体制备得到的催化剂具有高的Ni分散度、更高的CO吸附性能以及更强的金属-载体相互作用.由于金属-载体相互作用被加强,部分电子由载体转移到金属Ni上,增强了金属与CO反键π轨道之间的电子密度, C–O键更易断裂,有利于甲烷化的发生.此外, XPS分析表明等离子体制备的催化剂表面有更多的Ce~(3+),证明了更多氧空位的存在.在Ni-载体界面上CO的O原子更容易被CeO_2的氧空位捕获而解离.更高的分散度提供了更多的Ni比表面积,也有利于加氢过程的进行,从而提高甲烷化活性.CO甲烷化稳定性测试之后催化剂的TG-DSC表征结果表明,等离子体分解制备的催化剂具有更少的积碳及更多的活性镍组分,同时催化剂上积碳的氧化温度更低,表明积碳具有更好的反应活性.综上所述,等离子体低温分解制备的Ni/CeO_2表现出了更大的比表面积、更高的Ni分散度、增强的CO吸附性能和更多的氧空位,促进了CO甲烷化活性的提高.与文献数据相比,该催化剂具有更高的CO转化速率.     

添加氧化镧对镍催化剂上一氧化碳甲烷化反应的影响

用脉冲热重差热法及程序升温脱附法研究了添加氧化镧对镍催化剂催化一氧化碳甲烷化反应的影响。结果表明,氧化镧对氧化镍的还原温度没有显著影响。它使无载体的镍催化剂的金属镍表面积稍有降低,但可使Ni/γ-Al_2O_3的镍表面积增加。氧化镧使吸附在镍上的一氧化碳发生解离和岐化反应能力增加,但使氢在镍上的吸附强度减弱。由这两种作用的综合结果,使得添加氧化镧之后的镍催化剂对一氧化碳甲烷化催化反应的转化频率没有显著变化。     

甲烷与N_2~+反应机理的理论研究

利用量子化学理论对CH4和N2+的反应进行了理论研究,分析了反应势能面,得到了4条可能的反应通道.在所有的反应路径中,如果反应物所具有的能量较高,则路径PathP2(1),PathP2(2)和PathP3为主要反应通道,得到的产物应该是P2(CH3+N2H+)和P3(CH3++N2+H);如果反应物所具有的能量较低,则路径PathP1,PathP2(1)和PathP2(2)为主要反应通道,得到的产物应该是P1(CH4++N2)和P2(CH3+N2H+).     

二氧化碳甲烷化催化剂研究 Ⅲ.Ni-Ru-稀土/ZrO_2作用下的催化反应机理

用漫反射傅里叶红外光谱法研究了Ｎｉ－Ｒｕ－稀土／ＺｒＯ２多组分催化体系作用下的二氧化碳甲烷化反应机理．结果表明，碳酸根、甲酸根和一氧化碳是催化剂表面可以检出的吸附物种，其中表面的含氧酸根类物种是催化反应的主要中间物．二氧化碳通过与载体表面羟基的作用转化为含氧酸根类物种吸附于催化剂表面，并进一步氢解为甲烷．反应中生成的少量一氧化碳可能来源于表面含氧酸根氢解为甲烷的副反应．含不同稀土的多组分催化剂作用下的二氧化碳甲烷化过程有相同的反应机理．     

担载型过渡金属催化剂上甲烷和乙烯的同系化反应

利用程序升温脉冲反应技术较系统地考察了担载型过渡金属催化剂上甲烷与乙烯同系聚合制丙烯和丙烷的反应，通过分步反应，即首先进行甲烷分解，然后引入了乙烯与甲烷分解产生的表面碳物种反应，可以克服甲烷与乙烯同系聚合物反应的动力学限制，使该反应能在较为温和的条件下进行，还系统地探讨了影响该反应的各种因素，结果表明，Ｐｔ，Ｃｏ催化剂表现出较为优越的催化性能。     

La2O3对Ni-Mo/γ-Al2O3催化剂CO和CO2甲烷化的影响

采用浸渍法制备了一系列Ｎｉ－Ｍｏ－Ｌａ／γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂并测定了催化剂的ＣＯ和ＣＯ２甲 化活性采用ＴＥＭ,ＸＰＳ和ＣＯ化学吸附等手段研究了表面性质。结果表明,Ｌａ２Ｏ３的咖入提高了Ｎｉ－Ｍｏ／γ／Ａｌ２Ｏ３催化剂的ＣＯ和ＣＯ２甲烷化活性,增加了催化剂中Ｎｉ的分散度,活性表面积及催化剂表面Ｎｉ原子的浓度,降低了电子结合能。     

氢分离与CO催化甲烷化双功能型钯复合膜

以多孔Al₂O₃陶瓷为基体材料, 采用浸渍法担载NiO后用2B铅笔修饰NiO/Al₂O₃表面, 通过化学镀法沉积约5 μm厚的金属钯, 还原后成功制得Pd/Pencil/Ni/Al₂O₃膜. 为进行对比, 还制备了未担载镍的Pd/Pencil/Al₂O₃膜. 膜的表面和断面形貌分别采用扫描电镜和金相显微镜观测, 膜的透氢动力学通过H₂/N₂单气体法测试, 并以成分为H₂ 77.8%, CO 5.2%, CO₂ 13.5%和CH₄ 3.5%的原料氢测定了膜的氢分离效果. 结果表明, 未载镍的Pd/Pencil/Al₂O₃膜只具有氢分离作用, 而Pd/Pencil/Ni/Al₂O₃膜还可以有效地将钯膜泄漏的CO和CO₂转化为甲烷, 因而成为双功能型钯膜. 这种双功能膜尤其适用于面向质子交换膜燃料电池(PEMFC)的氢气分离, 既有效解决了PEMFC对氢燃料中CO格外敏感的难题, 又提高了对钯膜缺陷的容忍度, 因而延长了钯膜的使用寿命.     

可逆与不可逆吸附的CO在甲烷化反应中的作用

在自行设计和建立的加压动态分析装置上,研究了工业甲烷化催化剂(Ni/Al_2O_3)上CO的吸附和反应行为。结果表明,在反应温度250℃下催化剂上吸附的CO有可逆吸附和不可逆吸附之分,甲烷的生成是与不可逆吸附的CO作用的结果,而可逆吸附CO则与生成乙烷、丙烷等密切相关。同时发现甲烷化反应过程的发生必须以不可逆吸附的氢存在为前提,且催化剂上不可逆吸附的氢可分为两部分,一部分可以被CO顶出,这部分氢可能起到了诱导CO吸附的作用;另一部分不可逆吸附的氢不能被CO顶出,这部分氢可能是构成催化剂不可缺少的“组分”(或称“促进剂”)。