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。     

等离子体引入方式对强化制备二氧化碳重整甲烷反应的Ni/γ-Al2O3催化剂的影响

采用等离子体技术强化制备了Ni/γ-Al2O3催化剂, 以CO2重整CH4为模型反应考察了等离子体引入方式对催化剂性能的影响, 并采用H2-TPR, BET, CO2-TPD, XRD, CO2-TPSR, TGA及XPS技术对催化剂进行了表征. 研究结果表明, 与常规焙烧的催化剂相比, 在氢气还原过程前引入氮气等离子体处理能有效提高催化剂的低温反应活性. N2气等离子体处理使前驱体中的硝酸盐能在温和条件下分解, 并使催化剂具有较强的还原能力和较大的比表面积. 先进行N2气等离子体处理再进行H2气还原的催化剂, 其活性组分的分散度显著提高, 对CO2的吸附量也明显增加, 并且反应后催化剂上的积炭量比常规催化剂上的显著降低, 形成比较单一的碳物种.     

Ni/La_2O_3/Al_2O_3催化剂上甲烷干重整积炭表征与分析(英文)

用传统的等体积浸渍法或蒸发法制备了Ni/La_2O_3/γ-Al_2O_3与Ni/La_2O_3/α-Al_2O_3催化剂,在没有稀释气体的条件下进行了甲烷干重整反应.采用H_2程序升温还原、N_2吸附脱附、X射线衍射、透射电子显微镜、热重-差示扫描热量以及程序升温加氢等手段对新鲜的与反应后的催化剂以及沉积的碳进行了表征.结果表明,催化剂上有四种含碳物种,以三种形态存在,即无定形碳(聚合态)、丝状碳或石墨碳.这些催化剂上积炭的数量与种类各不相同,依赖于催化剂中金属Ni颗粒的大小与载体的织构特性.丝状碳的形成及其形貌与金属Ni颗粒的大小有着密切的联系.Ni颗粒小于15nm时能抑制丝状碳的形成与沉积.减少积炭的数量,同时能产生较多的活性C_a物种,从而在一定程度上导致催化剂具有较好的活性与稳定性.     

SiO2和Al2O3负载的Ni基催化剂在甲烷干重整中的催化性能差异

CH₄与CO₂干重整反应对于环境保护和天然气资源的合理利用具有重要意义。SiO₂和Al₂O₃是适用于甲烷干重整反应的两种典型的催化剂载体。为了阐明这两种载体对催化剂性能的影响,本研究采用等体积浸渍法制备了Ni/Al₂O₃和Ni/SiO₂催化剂,并利用BET、TEM、H₂-TPR、XRD、TG和Raman等技术对还原和反应后的催化剂进行了表征。结果表明,由于载体的性质不同,Ni基催化剂在甲烷干重整中的催化性能也不同。Ni/SiO₂催化剂的初始活性较高,但由于其金属-载体相互作用较弱,催化稳定性较差,在800℃下反应15h其催化活性急剧下降;较弱的金属-载体相互作用使得Ni/SiO₂催化剂上的Ni颗粒较大,有利于积炭前驱物种的生成,导致催化剂快速失活。而对于Ni/Al₂O₃催化剂,金属-载体相互作用较强,Ni颗粒较小,但由于Ni与Al₂O₃生成了NiAl_xO_y物种,有效活性位减少,其催化活性相对较低,但催化稳定性较好,干重整反应进行50h其活性保持稳定;Ni与Al₂O₃之间较强的相互作用有利于形成小且稳定的Ni粒子,能减少积炭,因而具有优异的催化稳定性。     

介质阻挡放电等离子体甲烷部分氧化重整制氢

在自制的介质阻挡放电等离子体重整制氢装置上进行了甲烷部分氧化重整制氢的实验研究. 本文研究了氧碳(O/C)摩尔比, 进气流量, 放电间隙, 放电区间长度, 填充物的直径、形状和材料, 放电电压和放电频率对甲烷转化率、氢产率和产物的选择性(H₂、CO和CO₂)的影响. 实验结果表明: 放电区域的参数对甲烷转化率有较大的影响. 甲烷转化率随着放电区域长度的增大而增大, 当放电区域长度从5 cm增大到20 cm时, 甲烷转化率从6.87%增大到22.26%, 增大率为224%. 同时, 放电区域的填充物对产氢效果有较大的影响. 当反应器填充颗粒时, 甲烷转化率比无填充物时高. 选择适当介电常数的填充物具有巨大的实际工程意义. 另外, 氢产率和氢气的选择性随着放电频率的增大而增大, 当放电频率从1.5 kHz 增大到7.0 kHz 时, 氢产率从1.10%增大到9.49%, 氢气的选择性从21.18%增大到30.06%. 实验结果将对碳氢燃料等离子体重整制氢的车载应用提供实验依据.     

Ni-Ir/SiO2光热协同催化甲烷干重整探索

光热协同催化可有效降低甲烷干重整(DRM)反应温度并提高反应效率.开发新型高效光热催化剂并探索其催化机理是当下研究的重点.本文采用自限域策略制备了镍铱双金属催化剂(Ni-Ir/SiO2),并对其物化性质及光热催化DRM性能进行了研究.结果 表明,双金属粒径小于3.5 nm且均匀分布于基底之上.超小镍铱双金属的构建可显著...     

氮化SBA-16负载镍基催化剂的制备及其对甲烷二氧化碳重整反应的催化性能

通过软模板法合成了SBA-16分子筛,采用高温氨气氮化的方法使有序介孔硅材料中的氧原子部分被氮原子取代,得到氮化的SBA-16载体(SBA-16-N)。采用满孔浸渍法制备了镍基催化剂,并将制得的Ni/SBA-16和Ni/SBA-16-N催化剂用于甲烷二氧化碳重整反应。通过透射电镜、氮气物理吸附、X射线衍射、X射线光电子能谱和二氧化碳程序升温脱附等手段研究了载体和催化剂的结构,并利用热重分析对反应之后回收催化剂进行了表征。结果表明,高温氮化后的分子筛中掺入了氮元素,增加了载体的碱性,改善了载体对反应气体的吸附活化能力,增强了载体与金属之间的相互作用,从而提高了催化剂的活性和抗积炭性能。     

等离子体催化甲烷干重整实验研究

本文利用等离子体耦合催化剂的方式进行CH4干重整(Dry Reforming of Methane,DRM),重点考察了反应温度、CO2/CH4物质的量比、合成气主要气体组分浓度(N2、H2、CO、H2O)对CH4转化率及等离子体催化能量效率的影响.结果表明,以La-Ni/γ-Al2O3为催化剂,当反应温度450℃,C...     

制备条件对介孔Ni-CaO-ZrO2在甲烷三重整反应中催化性能的影响

在不同条件下采用并流共沉淀法制备了Ni-CaO-ZrO₂催化剂,并将其用于CH₄的三重整反应过程。以CH₄的转化率和催化剂稳定性为指标,研究了催化剂制备过程中各工艺参数对其催化性能的影响。结果表明,催化剂的最佳制备条件为:焙烧温度973 K、前驱体沉淀pH=10~12、回流时间24 h。在该条件下得到的催化剂具有适宜的比表面积和Ni-ZrO₂相互作用,在常压、973 K的反应条件下CH₄的转化率能够达到70%,具有较高的催化活性和稳定性。     

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.     

Ni／MgO／Al2O3催化剂中Ni前体对甲烷—二氧化碳重整反应活性的影响

考察了以硝酸镍、氯化镍、硫酸镍、醋酸镍及硝酸六氨合镍5种Ni盐制备的Ni/MgO/Al2O3催化剂在CO2与CH4重整制合成气反应中的催化活性,发现Ni前体对活性有明显的影响,以硝酸镍、醋酸镍、硝酸六氨合镍为前体制备的Ni催化剂,反应性较高;以硫酸镍为前体制备的Ni催化剂,可能由于硫中毒等原因而显示出很低的活性;以氯化镍为前体制备的 Ni催化剂,其活性与制备方法有关,未经烧而直接还原的催化剂显示出较好的活性,X－射线粉末衍射（XRD）、BET比表面积及反应后的积量测定结果表明,以硝酸镍、醋酸镍、硝酸六氨合镍为前体制备的Ni催化剂,表面分散性好,比表面积大,积炭量少。     

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.     

Tungsten Promoted Ni／Al2O3 Catalysts for Carbon Dioxide Reforming of Methane to Synthesis Gas

A series of tungsten promoted alumina supported nickel catalysts has been prepared for the carbon diox-ide reforming of methane to synthesis gas. The catalysts have been characterized by means of XRD, TEM,and Laser Raman spectroscopy. It is shown that the addition of tungsten to the nickel catalyst can stabilize the catalyst and increase the resistance to carbon deposition. Adding a suitable amount of tungsten can also increase the catalyst activity to be close to that of supported noble metal catalysts. The carburisation of the tungsten modified nickel catalyst decreases the catalyst activity at lower reaction temperatures (＜1123K),but has no effect on the catalyst performance at higher reaction temperatures. The alumina supported nickel catalyst modified by 0. 67% (mass fraction) WO3 has the equivalent equilibrium constant of the dry reforming reaction to that of alumina supported 5% (mass fraction) Ru at 873 K, and also has a lower activation energy for dry reforming than the latter.     

Ni-Fe/La2O2CO3催化乙醇水蒸气重整制氢的研究

采用La2(CO3)3空气焙烧法制备了La2O2CO3载体、采用浸渍法制备了Ni,Fe不同比例的Ni-Fe双金属催化剂及Ni/La2O2CO3,Fe/La2 O2 CO3催化剂,考察了各催化剂从300～700℃催化乙醇水蒸气重整反应的性能,并用BET,XRD,TPR等技术对催化剂进行表征。结果表明,相对单一金属催化剂,Ni-Fe双金属催化剂均表现出更高的活性,这可能是因为高分散的Ni,Fe和LaFeyNi1-yO3的共存作用。其中Ni含量为10%,Fe含量为5%时的Ni-Fe/La2O2CO3表现出最高的活性,400℃时乙醇的转化率为100%,H2的选择性最高达到94.1%,而CO的选择性则低至1.2%。     

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.     

用不同前驱体制备的Co/SiO2催化剂的结构及其CO2/CH4重整反应性能

 分别采用硝酸钴、醋酸钴、硫酸钴和氯化钴为前驱体制备了Co／SiO2催化剂,用XRD,TPR,SEM和H2－TPD等实验技术考察了钴盐前驱体对催化剂结构和二氧化碳重整甲烷反应性能的影响,重点考察了硝酸钴和醋酸钴的作用．结果表明,由醋酸钴制备的Co／SiO2催化剂有最佳的催化活性和稳定性,它在钴物种的存在状态、金属－载体相互作用、钴金属晶粒度及抗烧结、抗积炭能力等方面,均与由硝酸钴制备的Co／SiO2催化剂存在显著的差别．Co／SiO2催化剂的反应活性和稳定性分别与其金属分散度和抗烧结、抗积炭能力密切相关．     

碱金属和碱土金属促进的Ni/SiO2催化剂上甲烷的二氧化碳重整制合成气

Ni/SiO2 catalysts promoted by alkali metals K and Cs or alkaline earth metals Mg, Ca, Sr and Ba were prepared, characterized by H2-TPR and XRD, and used for the production of synthesis gas via methane reforming with CO2. Though K and Cs promoted Ni catalysts could eliminate coke deposition, the reforming activity of these promoted catalysts was decreased heavily. Mg and Ca promoted Ni/SiO2 catalysts exhibited excellent coke resistance ability with minor loss of the reforming activity of Ni/SiO2. Ba showed poor coke resistance ability and small amount of Sr increased the formation of coke. The possible mechanism of these promoters was discussed.