甲烷干气重整反应中镍基催化剂上表面积碳研究(英文)

镍基催化剂上积碳是甲烷干气重整反应急需解决的关键问题。实验采用ＴＰＳＲ、ＴＰＤ、ＸＰＳ和脉冲反应等方法系统研究了镍基催化剂表面积碳的形态和特点。热力学研究表明,在５７３ Ｋ到１２７３ Ｋ的温度范围内,催化剂的表面积碳是不可避免的。ＴＰＳＲ、ＸＰＳ和ＴＰＤ研究表明,甲烷在催化剂表面裂解将形成至少三种碳物种：Ｃα、Ｃβ和Ｃγ。这三种碳物种具有不同的表面迁移能力、热稳定性和反应活性。其中,Ｃα物种在甲烷干气重整反应中是一种非常活泼和重要的中间体;Ｃγ物种则可能是表面积碳的前驱物：部分脱氢的Ｃβ物种能够与Ｈ２或ＣＯ２反应生成ＣＨ４或ＣＯ。     

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.     

Mo/HZSM-5催化剂上甲烷无氧芳构化反应——HZSM-5分子筛脱铝的影响

采用两种不同的脱铝方法对HZSM-5分子筛进行了预处理,并利用MAS NMR和吸附吡啶的FT-IR对分子筛的结构和酸性质进行了表征,考察了分子筛的脱铝程度对Mo基催化剂上甲烷芳构化反应性能的影响.结果表明,HZSM-5分子筛的酸性过强或B酸量不足,均会导致催化剂严重积炭,但积炭成因不同.母体HZSM-5分子筛上的强B酸中心的存在可促使催化剂上反应中间物种深度脱氢,造成催化剂在反应过程中严重积炭.经水热处理的HZSM-5分子筛,骨架铝脱出严重,造成B酸活性中心不足以及部分微孔阻塞,不利于C2中间物种芳构化,导致芳烃选择性显著降低.经高温N2处理的HZSM-5分子筛,骨架铝脱出相对缓和,在消除母体分子筛上强B酸中心的同时,保留了较多的弱B酸中心,既可满足C2中间物种芳构化反应的需要,又可有效抑制催化剂积炭,导致甲烷芳构化反应性能显著改善.     

Fe、Mn掺杂六铝酸镧的微乳液制法及性能研究

以TX-100/正己醇/环己烷组成的反相微乳液为媒介,采用反相微乳 共沉淀法制备系列金属掺杂的六铝酸镧催化剂。用BET、XRD进行物性表征, 以甲烷燃烧为探针反应考察了催化剂的催化活性。结果表明,反相微乳液合成催化剂的最佳成晶温度可降至1100℃。 LaMx Al12－x O19－α 中M的最佳掺杂数为1(x1)。单金属Mn的存在可以降低甲烷的起燃温度,使催化剂具有良好的低温活性;单金属Fe掺杂的六铝酸镧催化剂具有较低的完全转化温度;而Fe、Mn共同掺杂的LaMnFeAl-10O19－α催化剂具有低、高温活性和高温稳定性。100h稳定性运转的转化率始终保持在99.7％,无失活现象。     

甲烷在清洁Pd(111)及氧改性的Pd(111)表面解离的密度泛函理论研究

 采用广义梯度近似 (GGA) 的密度泛函理论 (DFT) 并结合平板模型, 研究了 CH4 在清洁 Pd(111) 及 O 改性的 Pd(111) 表面发生 C朒 键断裂的反应历程. 优化了裂解过程中反应物、过渡态和产物的几何构型, 获得了反应路径上各物种的吸附能及反应的活化能. 结果表明, CH4 采用一个 H 原子指向表面的构型在 Pd(111) 表面的顶位吸附, CH3 的最稳定的吸附位置为顶位, OH, O 和 H 的最稳定吸附位置均为面心立方. CH4 在清洁 Pd(111) 表面裂解的活化能为 0.97 eV, 低于它在 O 原子改性 (O 没有参与反应) 的 Pd(111) 表面的活化能 1.42 eV, 说明表面氧原子抑制了 CH4 中 C朒 键的断裂. 当亚表面 O 原子和表面 O 原子 (O 参与反应) 共同存在时, C朒 键断裂的活化能为 0.72 eV, 低于只有表层氧存在时的活化能 (1.43 eV), 说明亚表面的 O 原子对 CH4 分子的活化具有促进作用. CH4 在 O 原子改性的 Pd(111) 表面裂解生成 CH3 和 H, 以及生成 CH3 和 OH 的反应活化能分别为 1.42 和 1.43 eV, 说明 CH4 在 O 原子改性的 Pd(111) 表面发生这两种反应的难易程度相当.     

钙钛矿型复合氧化物Ca_xSr_（1－x）TiO_3催化剂上的甲烷氧化偶联反应

在固定床反应器上，评价了不同温度下钙钛矿型复合氧化物ＳｒＴｉＯ３和ＣａＴｉＯ３的组成变化对甲烷氧化偶联反应的影响．同时，利用ＸＰＳ和ＣＯ２－ＴＰＤ对催化剂的结构及其氧物种的反应特性进行了表征．结果表明：ＳｒＴｉＯ３和少量Ｃａ掺杂的ＣａｘＳｒｌ－ｘＴｉＯ３有利于在较低温度（９２３Ｋ）下催化反应的活性和选择性，而ＣａＴｉＯ３体系则在高温（１０７３Ｋ）下表现出较好的活性和选择性．钙钛矿型复合氧化物ＳｒＴｉＯ３和ＣａＴｉＯ３组成变化对不同温度下反应活性的影响与ＣＯ２－ＴＰＤ的脱附谱图有很好的平行关系．     

TPSR STUDIES OF THE ACTIVATION OF METHANE ON SUPPORTED PLATINUM CATALYSTS

1yttroductionIMcthancactivationisoncofthemostintriguingsubjectsinheterogencouscatal}'sisbccauscmcthancisathcrmod}namicall}'stabIccompoundt`ithanoblcgas-likeconfiguration.0fintcrcstsisthcrcccntt"orkreportcdb}'KocrtsIll,BeIguedl21.andYanl3ltthosucccssfull}'convcrtnaturalgasintohighcrh}.drocarbonsb}'thctt"o-stcproutcinwhichnaturalgasisfirstthcrmall}'activatcdonthctransitionmctalcatal}.stsatmoderatctemperature.Toasccrtainthcnaturcofrcactionsofmcthane.thcactivationofmcthaneisextensivel)'invcstiga…     

KINETIC STUDY OF THE OXIDATIVE COUPLING OF METHANE OVER La_2O_3/BaSO_4 CATALYST

IntroductionOxidativccouplingofmethanc(0CM)hasbccnthcsubjcctofmuchintcrcstrcccntl}Man}'mctaloxides,alkali-mctaI-promotcdmctaloxidcs-mixcdmcta1oxidcsandchlorinc-prom0tedmCtuloxidcshavcbecnf0undtobcactivcfor0CMHot` cvcr.thcrcisatprcscntnoclearagreemcntaboutthcmcchanismofthecouplingrcaction.T\`omodclsll1.thcthdeal-rcdoxandthcLangmuir-Hinshtt-oodmcchanisms.havcbccndcvcIopcdtodcscr1bc0CMreation-thecsscntialdiffercnccbctt"ccnthctt"omodclsisthatthclattcrinvolvcsadsorbedmothancasarcactionintcrmcd…     

A kinetic study of methane conversion by a dinitrogen microwave plasma

Conversion of CH₄ with a N₂ microwave plasma (2.45 GHz) is studied. The experiments cover the absorbed microwave power range 300–700 W with 17–62% of methane in the gas mixture, with pressures of 10–40 mbar and flow rates of 140–650 ml· min^–1. The yields of C₂ hydrocarbons and dihydrogen are analyzed by gas chromatography. The distance of methane addition downstream of the plasma plays an important role on the composition and the concentration of the products obtained. This distance mainly determines the energy concentrated in the active species of the plasma when they react with methane. Different behaviors for acetylene formation, on the one hand, and for ethane and ethene formation, on the other hand, have been observed, and this finding allows us to propose a kinetic mechanism for the decay of methane and for the formation of C₂ hydrocarbons.     

ABO_3，A_2BO_4型复合氧化物催化剂用于CO，CH_4，NH_3完全氧

本文探讨了ＣＯ，ＣＨ＿４和ＮＨ＿３在ＬａＮｉＯ＿３，Ｌａ＿２ＮｉＯ＿４和ＬａＳｒＮｉＯ＿４三个催化剂上的氧化行为，并得出结论：对于ＣＯ氧化，关键步骤在于ＣＯ在催化剂表面上的络合活化。Ｎｉ￣（３＋）含量越高，越利于ＣＯ的络合活化。对于氨氧化，催化反应遵循氧化－还原机理。Ｎｉ￣（３＋）是主要的活性离子，晶格氧是主要活性氧种。对于ＣＨ＿４氧化，催化机理较复杂，只是发现Ａ＿２ＢＯ＿４型氧化物（Ｌａ＿２ＮｉＯ＿４，ＬａＳｒＮｉＯ＿４）比ＡＢＯ＿３型氧化物（ＬａＮｉＯ＿３）较利于ＣＨ＿４的氧化。