一、La_2O_3和CeO_2对CH_4-CO_2重整Ni/MgO催化剂结构和性能的影响(论文文献综述)
杨婷[1](2021)在《动态诱导法制备镍基催化剂及其甲烷二氧化碳重整反应性能研究》文中认为甲烷二氧化碳重整反应(DRM)可以转化温室气体,对环境保护和资源再利用有重要意义。在该反应中镍基催化剂是最常用的催化剂,但由于烧结和积炭导致催化剂极易失活而难以实现工业化。为解决催化剂易失活的问题,本论文采用动态诱导法制备小粒径、高分散和锚定作用强的镍基催化剂,以期提高催化剂的抗烧结和抗积炭性能,从而提高催化剂的稳定性。分别以钒氧化物、锰氧化物和铈氧化物为载体,通过控制载体价态变化和活性组分被还原同时发生(钒氧化物和锰氧化物),或通过控制载体相的形成和活性组分转变同时发生(铈氧化物)来达到动态诱导的目的,取得的主要研究结果如下:(1)在高温下载体价态发生变化(V2O5完全转变为V2O3)的同时还原活性组分制得价态变化诱导催化剂Ni/V2O3-TB,在载体价态不发生变化(始终为V2O3)时还原活性组分制得参比催化剂Ni/V2O3-B。通过对反应前催化剂进行表征发现,催化剂Ni/V2O3-TB具有活性组分粒径小、分散度高且锚定作用强的特点。在反应温度为750°C下进行稳定性评价时发现,催化剂Ni/V2O3-TB的稳定性(CH4和CO2的转化率分别维持在22%和41%)要优于催化剂Ni/V2O3-B(分别降为10%和5%)。对反应后催化剂进行表征发现催化剂Ni/V2O3-TB的积炭量更少,粒径团聚现象不明显,这是因为利用价态变化诱导法制备的催化剂Ni/V2O3-TB具有粒径小、分散度高和锚定作用强的特点,促使其抗积炭和抗烧结性能好,因而其具有高稳定性。(2)以MnO2和MnO为载体,采用与催化剂Ni/V2O3相同的制备过程后分别得到催化剂Ni/MnO-TB和Ni/MnO-B。通过对反应前催化剂进行表征发现,两者的活性组分粒径、分散度和锚定作用均相差不大。对两种催化剂进行800°C和750°C的初始活性和稳定性评价发现,800°C下两种催化剂的CH4和CO2转化率相差不多,且均未出现失活现象。750°C下在110 h内催化剂Ni/MnO-TB的稳定性(CH4转化率维持在28%)与Ni/MnO-B的稳定性(CH4转化率为22%)没有明显的区别。对反应后的催化剂进行分析发现两种催化剂均没有明显的积炭和烧结现象,说明在以锰氧化物为载体时,利用价态变化诱导法没有起到分散活性组分、减小Ni纳米颗粒粒径的目的,这主要是由于酸性条件下Ni2+在MnO2上吸附效应较差,在高温还原时易于生成大颗粒Ni,与价态变化诱导所起的减小粒径的效果相互抵消,最终导致价两种催化剂的活性和稳定性几乎一致。(3)通过在高温下控制CeO2相的形成与Ni2+转变成Ni0同步发生制备得到动态诱导催化剂Ni/CeO2-TB,先生成CeO2载体然后再使Ni2+转变成Ni0制得催化剂Ni/CeO2-B。通过对反应前催化剂进行表征发现催化剂Ni/CeO2-TB具有活性组分粒径小(平均粒径约为6 nm)、分散度高且锚定作用强的特点。对两种催化剂进行反应温度为800°C活性评价发现,催化剂Ni/CeO2-B在反应100 h内的CH4和CO2转化率(81%和84%)均高于催化剂Ni/CeO2-TB(45%和60%),两种催化剂均未出现失活现象。相比催化剂Ni/CeO2-B,催化剂Ni/CeO2-TB的活性相对较低,这主要是由于制备该催化剂时有部分Ni2+未能完全转变为Ni0而导致活性组分较少而致使活性较低。
李凯[2](2021)在《稀土及过渡金属助催化剂与Ni的协同作用对甲烷干重整反应机理的影响》文中进行了进一步梳理甲烷与二氧化碳重整反应,即甲烷干重整反应,既可以回收温室气体,同时其产物也是下游化工合成的原料。所以对甲烷干重整反应的研究不仅具有重要学术意义,也具有潜在的工业价值。甲烷和二氧化碳都是稳定的气体小分子,需要借助催化剂完成活化。过渡金属N具有较低的价格和较高的催化活性而受到人们的广泛关注。但是Ni表面容易形成积炭而失活,这限制了它在工业上的应用。因此如何在保持Ni催化活性的同时提高Ni的抗积炭能力是目前研究的焦点。实验发现稀土和过渡金属助催化剂可以有效提高Ni表面的反应活性和抗积炭能力,但是助催化剂的性能随着结构的变化存在较大的差异,而且其反应机理也存在争议。基于助催化剂尺寸小和结构多变的特点,目前从实验上直接观测反应机理是非常困难的。所以在本论文中我们利用密度泛函理论并结合微动力学模型,在稀土和过渡金属助催化剂修饰的Ni(111)表面上,对甲烷干重整的反应机理进行了系统的研究。通过反应机理的变化,我们可以指出不同助催化剂结构和成分对反应的活性和选择性的影响。主要研究结果如下:(1)研究了 La和La2O3作为助催化剂对反应机理的影响。结果表明,引入助催化剂后,反应物以及中间体的吸附能明显增强,尤其是La2O3修饰的Ni(111)表面。同时CO2在La2O3修饰的Ni(111)表面的强吸附导致La2O3结构发生形变,生成复合中间体CO2(La2O2-O)。正是这个中间体的生成抑制了 Ni(111)表面积炭的产生。其反应机理是 CH4+CO2+La2O3→CH+CO2(La2O2-O)+3H→ CHO+CO2(La2O2)+3H→2CO+2H2+La2O3,决速步骤是 CH4→ CH3+H。而 La 修饰的Ni(111)表面反应机理与纯Ni(111)相同。微动力学研究表明,在500-700℃范围内,修饰后的Ni(111)化剂的反应速率明显高于纯Ni(111)。覆盖度的研究表明,对于La修饰的Ni(111)表面,主要中间体是CH,而对于La2O3修饰的Ni(111)表面,主要中间体是CH3。同时La2O3修饰的Ni(111)对温度的变化更加敏感。(2)研究了系列 RE2O3修饰的 Ni(111)表面(RE2O3/Ni,RE=Ce、Pr、Nd、Sm、Eu以及Gd)甲烷干重整过程中CO2活化机理。研究发现,RE2O3会促进Ni(111)表面CO2的吸附和活化,其活化顺序为Ce2O3/Ni>Eu2O3/Ni>Sm2O3/Ni~Gd2O3/Ni~Pr2O3/Ni>Nd2O3/Ni。在 Ce2O3/Ni、Eu2O3/Ni 和 Sm2O3/Ni 表面,CO2的直接活化是主要的反应过程,而H诱导CO2活化更容易在Pr2O3/Ni体系发生。对于Nd2O3/Ni和Gd2O3/Ni体系,CO2直接活化和H诱导活化过程是竞争关系,其中CO2直接活化略微占优势。在Ce2O3/Ni和Gd2O3/Ni体系中,CO2和RE2O3均可提供高活性O原子与CH中间体发生反应。(3)研究了 Mn掺杂(Mn-Ni)和Mn吸附Ni(111)(Mn@Ni)表面甲烷干重整反应机理。结果表明Mn掺杂不会改变Ni表面甲烷与二氧化碳的重整反应机理,即与纯Ni的反应机理相同:CH4+CO2→CH+O+3H+CO→CHO+3H+CO-→2CO+2H2,决速步骤为CH+O→CHO。然而在Mn@Ni表面,甲烷分解顺序发生改变,即CH4脱氢能垒低于CH3和CH2的脱氢能垒,同时Ni表面主要中间体由CH变为CH2。其最佳反应路径为:CH4+CO2→CH2+2H+CO+O→CH2O+2H+CO→CHO+3H+CO→2CO+H2,决速步骤为CO2→ CO+O。因此由于减少了CH沉积,抗积炭能力得到增强。研究还指出提高CO2/CH4比例有助于降低反应温度。
卫月星[3](2020)在《改性镍基炭纤维的制备及其催化重整甲烷机理研究》文中研究指明生物质作为一种可再生资源,可通过热化学转化制备合成气。将生物质热解气化,该过程可产成H2,CO,CO2,CH4,H2O,伴随生成的还有少量焦油。如何实现这些产物比例的优化,从而达到其最大化利用一直是大众关注的焦点。二氧化碳重整甲烷(CRM)制备合成气可以用来优化生物质热解气,然而,CRM反应的工业化应用到目前为止仍然受到限制,其中催化剂就是主要限制因素。本研究探索了具有较大比表面积和纤维状结构的炭纤维在CRM反应中的应用。在此基础上,为了提高炭纤维为载体的催化剂的活性和稳定性,通过不同方法对所制备镍基炭纤维(Ni/CF)进行表面改性,形成了一系列具有特定性质的改性镍基炭纤维。然后通过各种表征手段分析催化活性与改性方法,包覆物之间的联系,阐释了不同氧化物改性炭纤维在CRM反应过程中所起的作用,同时结合密度泛函理论(DFT)计算建立了催化剂的理化性质与其活性和稳定性之间的关系。最后,将所制备的一系列改性镍基炭纤维应用在实际体系生物质稻壳热解-重整研究中。研究发现:静电纺丝法制备原位Ni/CF活性高于静电纺丝法制备浸渍Ni/CF。对5%Ni/CF上CRM反应过程的初步探究发现CO2可在金属和载体的界面发生解离活化,并且活化的中间物有两种,分别为碳酸盐类中间产物和COO-型中间产物。而CH4活化的中间产物主要是CH2与CHx O。同时发现,CH4的解离活化为该催化剂上CRM反应的速率控制步骤。只是,研究发现炭纤维在反应过程中会与部分反应组分CO2作用,从而影响以炭纤维为载体的催化剂在CRM反应中的稳定性。基于此,通过改性来提升催化剂的活性和稳定性。首先制备了SiO2改性镍基炭纤维,主要是在其表面通过水热法包覆SiO2,包覆SiO2以后,很大程度上抑制了载体炭参与反应。研究还发现,改性后Ni同时存在于炭纤维表面,SiO2表面以及SiO2和炭纤维的交界处,CH4在这三个位置进行解离活化产生CHx,而CO2在部分炭纤维表面活化形成CO和O原子,形成的O再与CH4裂解所得中间物CHx反应生成另一过渡态CHx O,该物种紧接着发生解离活化形成CO和H2。DFT计算也进一步得出,有Ni元素和SiO2添加的碳层,可以稳定吸附CO2和CH4,并且改性镍基炭纤维上存在CH4分布解离活化形成2H2和C的反应过程,其中CH3解离为CH2的过程为CH4解离的速控步。在进行SiO2改性镍基炭纤维的性能评价中发现,当同时添加SiO2和Ni的前驱体进行CF表面包覆时,形成的催化剂SiO2Ni-CF在24 h以内活性以及稳定性最好,而且以炭纤维作为载体的基底,其显着提高了CO2的转化率,使其在700℃、24 h以内保持在80%左右。并且,水热过程中形成了Ni3Si2O5(OH)4结构,该类物质较难还原,使得还原以后催化剂上镍颗粒的粒径较小(<6 nm),且均匀分散。而部分未还原的Ni3Si2O5(OH)4结构通过限域作用固定已经还原的Ni活性金属颗粒,使得其在高温情况下抗烧结性提高。并且,在对Ni3Si2O5(OH)4衍生结构NixMg3-xSi2O5(OH)4的抗烧结性探究中进一步得出,这类页状硅酸盐物质的存在能有效增加金属-载体之间的相互作用,且未被还原的部分可以通过限域作用更好的固定金属活性组分,提高金属烧结性。为了进一步提升镍基炭纤维的活性和稳定性,在对炭纤维进行表面预处理,并在表面由普通浸渍法包覆一层含有可移动晶格氧的金属氧化物Fe2O3、Mn O2、CeO2以及Zn O等,研究发现H2O2预处理后的炭纤维通过氧化铈改性以后,所得45CeO210Ni-HCF的活性和稳定性最好,并且表面包覆状态实现了均一、层状,且CeO2的存在有效提高了Ni基CF在CRM中的抗积碳性能。经过以上改性方法对镍基炭纤维在催化CRM的应用进行探究以后,将所制备的一系列催化剂应用在实际稻壳热解气-重整中发现,金属活性组分含量为5 wt%的5%Ni/CF上热解重整后的合成气(H2+CO)的占比为67.7%,达到了25 mmo L/g左右。另外,45CeO210Ni-HCF上合成气产量最高,为34.21 mmo L/g,且H2/CO也最高,达到了1.8。说明了45CeO210Ni-HCF对CH4类有机小分子物质裂解产氢的促进作用。除此以外,随着催化剂量从0 g增加到1 g的过程中,产气量逐渐增加,其中合成气的产量增加最为明显,从6.23 mmo L/g增加到了52.37 mmo L/g,揭示了45CeO210Ni-HCF在稻壳热解-重整实际体系中的可利用性。
马玉霞[4](2020)在《Ni/Al2O3纤维催化剂的改性研究》文中研究指明为了有效地利用化石能源,将天然气作为原料进行了深入研究。天然气的主要成分甲烷被整合成合成气(H2+CO),合成气可通过费-托合成转化为液体燃料或其他化学品。Ni基催化剂对裂解烃或活化反应物具有高催化活性,而Al2O3作为一种低成本的催化剂载体。因此,Ni/Al2O3催化剂体系已广泛应用于甲烷重整和其他催化过程。此外,Ni/Al2O3催化剂在煅烧后形成NiAl2O4,NiAl2O4的形成增加了Ni的分散和催化剂/载体的相互作用。然而,在甲烷重整过程中,NiAl2O4的低还原性导致了低Ni利用率,而且在氧化剂(例如O2,H2O和CO2)存在下会重新形成惰性NiAl2O4。由于惰性NiAl2O4的重新形成,降低了Ni/Al2O3催化剂的活性。本文通过添加促进剂对Ni/Al2O3催化剂进行改性,促进剂主要通过抑制NiAl2O4在煅烧过程和反应过程形成,以及促进NiAl2O4的还原来提高Ni/Al2O3催化剂的催化活性。一、CeO2通过形成CeAlO3有效地促进了NiAl2O4的还原,从而阻止了NiAl2O4的再生。我们首次提出通过形成CeAlO3促进NiAl2O4还原的途径并且得到热力学证实。已经确定了影响CeAlO3形成的其他因素:还原过程中复合物中Ni的存在通过CeO2和NiAl2O4的固体反应促进了CeAlO3的形成;高还原和反应温度有利于CeAlO3的形成和稳定。二、MgO在催化剂煅烧过程中通过形成MgAl2O4固定Al2O3,从而减少NiAl2O4的形成。然而,促进效果受到具有低还原性的NiO-MgO固溶体的形成的限制。CeO2通过形成CeAlO3促进NiAl2O4还原,抑制NiAl2O4在反应过程中重新形成。本研究首次通过优化MgO-CeO2-Ni/Al2O3催化体系中MgO和CeO2的含量,证明了MgO和CeO2的协同促进作用对Ni/Al2O3催化剂甲烷部分氧化的促进作用。通过一步静电纺丝制备的纤维状催化剂具有良好的热稳定,为进一步研究协同作用奠定了基础。三、本文利用纤维催化剂的热稳定结构研究了La2O3的促进作用和煅烧温度对Ni/Al2O3催化剂的影响。加入La2O3通过形成钙钛矿型LaAlO3逐渐减少了NiAl2O4的形成,并在反应过程中稳定存在,从而抑制了惰性NiAl2O4的再次形成。煅烧温度越高,获得的LaAlO3钙钛矿的结晶度越高,改善了Ni还原性和增强了催化剂/载体相互作用,因此在甲烷重整过程中具有高的催化活性。因此,研发出用于高温甲烷重整的热稳定的纤维状Ni/LaAlO3催化剂。
余诗怡[5](2020)在《Ni/MgAl2O4催化剂在甲烷水蒸气-二氧化碳双重整反应中的构效关系研究》文中进行了进一步梳理甲烷水蒸气-二氧化碳双重整(CSCRM)是利用两种温室气体(CH4和CO2)并在水蒸气参与下反应生成合成气的新技术,它对于缓解温室气体排放以及优化甲烷资源化利用具有重要的现实意义。针对CSCRM反应常用Ni基催化剂普遍存在的易烧结和易积碳问题,本文从理论和实验两个方面出发,研制具有抗烧结和抗积碳性能的Ni基负载型催化剂。首先,对CSCRM反应体系进行了热力学平衡分析,重点研究了温度、压力和原料组成对CH4和CO2平衡转化率、H2/CO摩尔比以及积碳量的影响,确定了适宜的 CSCRM 反应条件,为 800℃、0.1 MPa、CH4:H2O:CO2=2.5:2:1(原料摩尔比)。其次,对金属Ni与5种常用催化剂载体(MgO、γ-Al2O3、CeO2、ZrO2和MgAl2O4)之间的相互作用进行了 DFT理论计算,结果显示,无论是吸附能还是电荷转移量的大小顺序均为 Ni/MgAl2O4(110)>Ni/ZrO2(110)>Ni/MgO(110)>Ni/CeO2(110)>Ni/γ-Al2O3(110),Ni与MgAl2O4间存在强相互作用,Ni为富电子状态。在此基础上,采用不同方法制备了 4种MgAl2O4载体及相应的Ni/MgAl2O4催化剂,以Ni/MgO和Ni/γ-Al2O3为参比,考察了它们的CSCRM反应活性和稳定性;借助多种表征手段对催化剂的结构性质进行了详细的剖析,探究了催化剂的结构-性能关系。结果表明,由溶胶-凝胶法制备的MgAl2O4在负载Ni以后,该催化剂具有Ni金属颗粒小、分散度高、表面活性位和强碱性位多的特点,从而表现出最优的CSCRM反应性能。在132000mL/(gcat·h)的高空速下反应30个小时后,该催化剂的活性保持不变,CH4和CO2转化率分别达到90%和70%,H2/CO摩尔比维持在2.2左右;此外,使用后催化剂的Ni颗粒依旧较小且积碳量少,表明该催化剂具有很好的抗烧结和抗积碳性能。最后,以溶胶-凝胶法制备的MgAl2O4为载体,进一步探讨了 Ni负载量(5-15 wt%)对Ni/MgAl2O4催化性能的影响,结果显示,当Ni负载量为10 wt%时,对应催化剂的CSCRM活性和稳定性最佳。
付彧,孙予罕[6](2020)在《CH4-CO2重整技术的挑战与展望》文中研究指明CH4-CO2重整过程在转化利用CH4的同时可以大量利用CO2,从而成为一项"绿色"的化工技术而受到科研人员的广泛关注.尽管如此,该过程的热力学特性决定了反应需要高温,而且其副反应容易产生积碳.因此,该过程工业应用的主要挑战在于解决Ni基催化剂的烧结和积碳失活问题.本文对CH4-CO2重整过程和Ni基催化剂的研究进展进行了总结和展望.
王芬[7](2019)在《甲烷合成与转化的抗积碳、抗烧结催化剂研究》文中进行了进一步梳理催化剂在含碳反应气氛中的积碳和在高温反应条件下的烧结是导致其失活的两个主要因素,是多相催化研究领域普遍存在的难点问题。本论文工作针对低氢碳比合成气干甲烷化合成人造天然气和甲烷部分氧化制合成气这两个典型反应中催化剂易积碳和烧结失活问题开展研究,获得成果如下:一、创制了高活性和高再生稳定性干甲烷化镍基催化剂(1)研究了镍的分散方法对Ni/MgAl2O4催化剂结构及催化性能的影响,发现以乙醇比水作为硝酸镍前驱体浸渍液溶剂可提高镍的分散程度,从而显着提高了其催化干甲烷化反应的活性,但积碳失活仍较为明显;进而通过第二金属Au修饰Ni/MgAl2O4催化剂,发现添加Au后抗积碳性能增强,但过量Au的加入则会使催化活性降低。表征发现Au和Ni形成~10 nm的双金属纳米粒子,Ni提供电子给Au。反应后的Au-Ni/MgAl2O4上沉积的碳与反应后的Ni/MgAl2O4上沉积的碳的性质和气化行为方面非常相似,但是形成的碳的量明显更少,表明通过用Au修饰Ni抑制了 CO歧化。(2)利用溶剂热法制备了高活性和高再生稳定性的Ni0.1Mg0.9Al2O4催化剂。该催化剂经过多次反应-再生循环后仍保持高活性,表征发现焙烧-还原再生过程中镍可以自由地进出尖晶石晶格而再分散,催化剂在多次反应-再生操作后小尺寸的镍纳米粒子(~2 nm)数量增加。反应中Ni0.1Mg0.9Al2O4上沉积的碳没有覆盖镍纳米粒子的表面,而是在载体表面。活性镍表面的暴露和小尺寸镍纳米粒子的形成均有助于Ni0.1Mg0.9Al2O4在干甲烷化反应-再生过程中的稳定和活性的提高。常规Ni/Al2O3在干甲烷化中也有活性,但由于碳的沉积和金属烧结而很快失活。二、研制出高活性和高温稳定的Pt/MgAl2O4和Rh/MgAl2O4甲烷部分氧化催化剂通过溶剂热(HS)方法合成的MgAl2O4-HS负载的Pt催化剂(Pt/MgAl2O4-HS)在900℃甲烷部分氧化反应中,通过燃烧-重整途径进行的500 h寿命测试期间表现出高催化活性和稳定性且在催化剂上没有检测到积碳的形成。而通过共沉淀(CP)方法制备的MgAl2O4-CP负载的Pt催化剂(Pt/MgAl2O4-CP)表现出持续失活并伴随积碳形成。这是由于Pt/MgAl2O4-HS中MgAl2O4-HS具有更纯的尖晶石表面结构,提高了其稳定Pt纳米粒子的效率。此外,Rh/MgAl2O4在POM反应中也表现出高活性和高温稳定性,且Rh的含量可低至0.09 wt%。
陈臣举[8](2019)在《甲烷重整新型Ni基催化剂的制备及性能研究》文中进行了进一步梳理甲烷和二氧化碳作为两种主要的温室气体,过量排放会引起全球气候变暖,因此有效消除和利用温室气体吸引了广大研究者的兴趣。将CH4和CO2催化转化为合成气(H2和CO)是一种较为理想的途径。甲烷干重整反应是吸热反应,需要在高温下进行,催化剂容易因为积碳和烧结而失活,因此甲烷干重整催化剂研究的挑战在于提高催化剂的抗积碳性能和热稳定性。Ni基催化剂相对于贵金属催化剂来说价格低廉,资源丰富,并且对甲烷重整反应有较高的催化活性,因而成为主要研究热点之一。本论文通过正硅酸四乙酯(TEOS)和无机硝酸盐在硝酸溶液中的水解与缩合,采用一步法制备了一系列介孔Ni/La-Si复合氧化物催化剂并且采用多种表征手段研究了介孔Ni/La-Si催化剂的物相组成、介孔结构和物理化学性质。同时,研究了介孔Ni/La-Si系列催化剂在甲烷重整反应中的催化性能。具体内容如下:(1)在聚乙二醇(PEG)的辅助下,通过正硅酸乙酯(TEOS)和硝酸盐在硝酸溶液中的水解与缩合,首次采用一步法制备了具有高比表面积、大孔容和狭窄的孔径分布的介孔Ni-xLa-Si-P氧化物。氧化镍和氧化镧均匀分散在二氧化硅载体骨架中。在H2气氛下,NiO颗粒被还原为均匀分散的金属Ni颗粒。还原后的Ni/xLa-Si-P催化剂在甲烷干重整反应中表现出高活性和良好的稳定性,同时H2选择性近100%,即产物中的H2/CO接近于1。(2)在聚乙二醇(PEG)和乙二醇(EG)的辅助下,通过TEOS和硝酸盐在硝酸溶液中的水解与缩合,首次采用一步法制备了 Ni-La-Si复合氧化物并将其应用于甲烷干重整反应中。Ni-La-Si复合氧化物材料具有良好的介孔结构,狭窄的孔径分布和高比表面积。研究了 La的加入对于材料的结构、表面特性、Ni与载体之间的相互作用以及Ni物种的分散等方面的影响。NiO物种在H2气氛下还原后形成5-7nm的金属Ni超细纳米晶并且均匀分散在介孔二氧化硅载体中。Ni/La-Si催化剂在甲烷干重整反应中表现出超高的催化活性以及优异的抗积碳性能。La的加入有效地提高了Ni/La-Si催化剂中的Ni分散度、Ni活性位的重整速率和反应稳定性,同时显着抑制了逆水煤气反应(RWGS),从而得到100%的H2选择性,即产物中H2/CO=1:1。(3)一步法制备了不同Rh含量的nRhNi-La-Si催化剂(n为Rh的质量百分含量,n=0,0.5,1.0,1.5,2.0)并将其应用于甲烷干重整反应中。在H2气氛下,Rh与Ni的氧化物被还原,形成NiRh合金颗粒并均匀分散在Si02载体中。Rh的加入促进了 Ni物种在SiO2载体中的分散,并且显着提高了Ni/La-Si催化剂的催化活性和稳定性。同时,NiRh合金的形成增强了nRhNi-La-Si催化剂在甲烷干重整过程中的抗积碳性能。经过50 h的甲烷干重整反应,1.5RhNi/La-Si表现出最优的催化活性、稳定性和抗积碳性能。(4)制备了不同Ni含量和La含量的高分散mNi/xLa-Si催化剂并将其应用于水蒸气和二氧化碳联合重整甲烷反应(CSDRM)。La的加入提高了mNi/xLa-Si催化剂在CSDRM中的催化活性、稳定性以及抗积碳性能。研究了不同制备过程、Ni含量以及反应气中C02/H20(C/S)等因素对Ni/La-Si在CSDRM中催化性能的影响。在60 h的CSDRM过程中,在PEG和EG辅助下制备的17.5Ni/3.0La-Si表现出最好的催化活性、稳定性以及抗积碳性能。同时,通过调节反应气中的C/S比,能够精准地调控产物中的H2/CO摩尔比。当反应气中的C/S比为0.5时,产物中H2/CO摩尔比为2.01,接近CSDRM反应的计量比。
赵云鹏,刘晓婷,蔡宇翾,郑永杰,田景芝,郑钟植[9](2018)在《甲烷与二氧化碳重整制合成气Ni与Co基催化剂的研究进展》文中进行了进一步梳理综述了助剂、载体与催化剂制备方法对Ni基催化剂、Co基催化剂、Ni-Co基催化剂上甲烷与二氧化碳重整制合成气催化性能的影响,以及甲烷与二氧化碳重整催化反应机理的研究,展望了催化剂未来的发展方向。
邹骏马[10](2016)在《新型碳化硅载体的制备及其在甲烷二氧化碳重整中的性能研究》文中进行了进一步梳理CH4和CO2两种主要温室气体的大量排放,引起全球气候变暖,从而造成一系列的影响。因此,合理控制和利用温室气体已刻不容缓。CH4-CO2重整制合成气过程可以在缓解温室效应的同时获得替代能源,对于促进清洁能源生产和保护环境具有重要意义。CH4-CO2重整反应中广泛研究的Ni基催化剂需要在较高温度下进行反应,高温带来了高能耗,同时Ni基催化剂容易因金属烧结和积碳失活较快,从而导致CH4-CO2重整反应尚未工业化。SiC因具有导热性能好、化学稳定性高、机械强度高以及强抗氧化性等性质,用作催化剂载体在特定的反应体系中表现出优异的催化性能。因此,我们借助SiC研制相对低温下活性高,同时具有抗金属烧结和抗积碳能力的CH4-CO2重整催化剂。本文采用卤素抽提的方法对低比表面积的商业化SiC进行表面处理,在SiC表面形成高比表面积的C层,即C-SiC材料。随后对C-SiC进行N原子的掺杂、CeO2和La2O3的添加,研究新型SiC载体的制备及其负载Ni制得的催化剂在CH4-CO2重整反应中的催化性能。同时采用扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、热重/差热分析(TG/DTA)、氢气程序升温还原(H2-TPR)以及X射线光电子能谱(XPS)表征技术对催化剂进行分析。本文所得主要结论如下:1.商业化SiC经表面处理制得的C-SiC和N-C-SiC比表面积增大。SiC表面碳化的最佳时问为1 h。N掺杂时问为1 h,NH3与CCl4的比值为0.375:1时,制得的Ni/N-C-SiC-1-0.375:1催化剂CH4-CO2重整性能最佳。2.CH4-CO2重整反应的催化活性顺序为Ni/N-C-SiC-1-0.375:1> Ni/C-SiC-1>Ni/SiC,XRD和TEM结果说明这是由于C-SiC-1和N-C-SiC-1-0.375:1载体上Ni分散度的提高;Ni/C-SiC-1和Ni/N-C-SiC-1-0.375:1催化剂的稳定性比Ni/SiC稍差,XRD、TEM和TG表征发现是金属烧结和积碳导致的。3.采用共浸渍法制备Ce02改性的Ni/C-SiC-1催化剂。与Ni/C-SiC-1催化剂相,Ni/20CeO2-C-SiC一1催化剂活性显着提高,稳定性更佳.XRD. TEM和XPS结果说明Ni/20CeO2-C-SiC-1催化剂活性增加是由于Ni分散度的提高;XRD.TEM和TG/DTA表征发现Ni/20CeO2-C-SiC一1催化剂的积碳明显减少,从而稳定性更佳。H2-TPR结果表明,Ni/20CeO2-C-SiC-1催化剂中金属Ni与载体的相互作用明显强于Ni/C-SiC-1催化剂,这可能是Ni/20CeO2-C-SiC-1催化剂Ni分散度和抗积碳性能显着提高的主要原因。4.与Ni/C-SiC-1催化剂相比,共浸渍法制备的Ni/5La2O3-C-SiC-1催化剂活性显着提高。XRD和TEM结果表明Ni/5La2O3-C-SiC-1催化剂的活性增加是由于Ni分散度的提高。
二、La_2O_3和CeO_2对CH_4-CO_2重整Ni/MgO催化剂结构和性能的影响(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、La_2O_3和CeO_2对CH_4-CO_2重整Ni/MgO催化剂结构和性能的影响(论文提纲范文)
(1)动态诱导法制备镍基催化剂及其甲烷二氧化碳重整反应性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 前言 |
1.2 甲烷二氧化碳的利用研究 |
1.2.1 甲烷的利用研究 |
1.2.2 二氧化碳的利用研究 |
1.2.3 甲烷二氧化碳的综合利用研究 |
1.3 甲烷二氧化碳重整机理研究 |
1.3.1 热力学研究 |
1.3.2 动力学研究 |
1.4 甲烷二氧化碳重整催化剂的研究 |
1.4.1 载体 |
1.4.2 活性组分 |
1.4.3 助剂 |
1.5 催化剂失活及解决对策 |
1.5.1 催化剂的失活 |
1.5.2 解决对策 |
1.6 本论文的选题意义和研究内容 |
1.6.1 选题依据与研究意义 |
1.6.2 研究目标与内容 |
第二章 实验部分 |
2.1 实验药品、气体及仪器设备 |
2.1.1 实验药品和气体 |
2.1.2 实验仪器和设备 |
2.2 表征仪器的使用及测试条件 |
2.2.1 X-射线粉末衍射(XRD) |
2.2.2 程序升温还原(H_2-TPR) |
2.2.3 H_2-O_2 滴定 |
2.2.4 差热-热失重分析(TG-DTA) |
2.2.5 ICP-AES分析 |
2.2.6 透射电子显微镜(TEM)分析 |
2.2.7 X-射线光电子能谱(XPS)分析 |
2.2.8 程序升温氧化-质谱联用(TPO-MS) |
2.3 甲烷二氧化碳催化剂性能评价 |
2.3.1 甲烷二氧化碳催化剂性能评价装置 |
2.3.2 催化剂评价实验操作流程 |
2.3.3 性能数据分析处理 |
第三章 价态变化诱导法制备钒氧化物镍基催化剂及其催化性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 钒氧化物镍基催化剂的制备 |
3.2.1 载体的制备 |
3.2.2 催化剂的制备 |
3.3 反应前催化剂的表征 |
3.3.1 载体和反应前催化剂的XRD表征 |
3.3.2 反应前催化剂的H_2-O_2滴定分析 |
3.3.3 反应前催化剂透射电子显微镜(TEM)分析 |
3.3.4 反应前催化剂的X-射线光电子能谱(XPS)分析 |
3.4 催化剂的甲烷二氧化碳重整性能评价及反应后表征 |
3.4.1 800°C催化性能测试及反应后催化剂的表征 |
3.4.2 750°C催化性能测试及反应后催化剂的表征 |
3.5 本章小结 |
第四章 价态变化诱导法制备锰氧化物镍基催化剂及其催化性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 锰氧化物镍基催化剂的制备 |
4.2.1 载体的制备 |
4.2.2 催化剂的制备 |
4.3 反应前催化剂的表征 |
4.3.1 载体与反应前催化剂的XRD表征 |
4.3.2 反应前催化剂的透射电子显微镜(TEM)分析 |
4.3.3 反应前催化剂X-射线光电子能谱(XPS)分析 |
4.4 催化剂的甲烷二氧化碳重整性能评价及反应后表征 |
4.4.1 800°C催化性能测试及反应后催化剂的表征 |
4.4.2 750°C催化性能测试及反应后催化剂的表征 |
4.5 本章小结 |
第五章 动态诱导法制备Ni/CeO_2催化剂及其重整活性探索 |
5.1 引言 |
5.2 Ni/CeO_2 催化剂的制备 |
5.2.1 载体的制备 |
5.2.2 催化剂的制备 |
5.3 反应前催化剂的表征 |
5.3.1 载体和反应前催化剂的XRD表征 |
5.3.2 反应前催化剂的透射电子显微镜(TEM)分析 |
5.3.3 反应前催化剂的X-射线光电子能谱(XPS)分析 |
5.3.4 反应前催化剂的差热-热失重(TG-DTA)分析结果 |
5.3.5 反应前催化剂的H_2-TPR结果 |
5.4 催化剂的甲烷二氧化碳重整活性评价及反应后表征 |
5.4.1 催化剂的甲烷二氧化碳重整活性评价 |
5.4.2 反应后催化剂的表征 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
(2)稀土及过渡金属助催化剂与Ni的协同作用对甲烷干重整反应机理的影响(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 甲烷干重整概述 |
1.1.1 甲烷干重整的意义 |
1.1.2 甲烷干重整中催化剂和积炭原因概述 |
1.2 Ni基催化剂概述 |
1.2.1 衬底在Ni基催化剂中的作用 |
1.2.2 Ni基催化中助催化剂作用 |
1.3 助催化剂进展概述 |
1.3.1 碱金属和碱土助催化剂 |
1.3.2. 稀土助催化剂 |
1.3.3 过渡金属助催化剂 |
1.4 理论模拟在甲烷干重整方面的进展 |
1.4.1 纯Ni表面甲烷干重整分解机理的理论研究 |
1.4.2 过渡金属修饰Ni表面甲烷干重整反应机理的研究 |
1.4.3 助催化剂修饰Ni表面甲烷干重整机理的理论研究 |
1.5 本工作的研究意义和主要内容 |
第2章 理论基础 |
2.1 引言 |
2.2 第一性原理简介 |
2.2.1 非相对论近似 |
2.2.2 玻恩-奥本海默(Born-Oppenheimer)绝热近似 |
2.2.3 Hartree-Fock近似 |
2.3 密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT) |
2.3.1 Hohenberg-Kohn定理 |
2.3.2 Kohn-Sham方程:有效单体理论 |
2.3.3 交换关联能量泛函 |
2.3.4 赝势方法 |
2.4 VASP软件简介 |
2.5 理论模型 |
2.5.1 反应中间体吸附模型 |
2.5.3 过渡态理论及其计算方法 |
2.5.4 微动力学模型 |
2.5.5 晶体轨道哈密顿布居分析(COHP) |
第3章 La和La_2O_3助催化剂对甲烷干重整反应机理的影响 |
3.1 引言 |
3.2 计算细节 |
3.2.1 计算方法 |
3.2.2 计算模型 |
3.3 结果和讨论 |
3.3.1 La-Ni和La_2O_3-Ni表面电子性质 |
3.3.2 中间体在La-Ni和La_2O_3表面的吸附情况 |
3.3.3 La-Ni表面和La_2O_3-Ni表面基元反应 |
3.3.4 微动力学模型 |
3.4 本章小结 |
第4章 甲烷干重整反应中稀土氧化物对CO_2活化机理研究 |
4.1 引言 |
4.2 计算细节 |
4.2.1 计算方法 |
4.2.2 计算模型 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 RE_2O_3修饰Ni(111)表面的几何结构和电子性质 |
4.3.2 CO_2在RE_2O_3/Ni表面的活化机理 |
4.3.3 O原子和OH中间体的活性 |
4.4 本章小结 |
第5章 助催化剂Mn对Ni表面甲烷干重整反应机理的影响 |
5.1 引言 |
5.2 计算细节 |
5.2.1 计算方法 |
5.2.2 计算模型 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 xMn-Ni表面和Mn@Ni表面电子结构 |
5.3.2 反应中间体在xMn-N (x=1-3)和Mn@Ni表面的吸附 |
5.3.3 xMn-Ni(x=1-3)和Mn@Ni表面的基元反应 |
5.3.4 微动力学模型 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
参考文献 |
附录A La和La_2O_3助催化剂对甲烷干重反应整机理的影响 |
附录B 甲烷干重整反应中稀土氧化物对CO_2活化机理研究 |
附录C 助催化剂Mn对Ni表面甲烷干重整反应机理的影响 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
(3)改性镍基炭纤维的制备及其催化重整甲烷机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 甲烷重整反应的研究进展 |
1.2.1 甲烷重整氧气 |
1.2.2 甲烷重整水蒸汽 |
1.2.3 甲烷重整二氧化碳 |
1.2.4 甲烷重整混合气 |
1.3 CRM催化剂研究进展 |
1.3.1 贵金属催化剂 |
1.3.2 非贵金属催化剂 |
1.3.3 载体 |
1.3.4 助剂 |
1.3.5 催化剂失活 |
1.3.6 新兴催化剂发展 |
1.4 CRM机理研究进展 |
1.4.1 实验验证 |
1.4.2 理论计算 |
1.5 炭材料在CRM反应中的应用 |
1.6 本论文的研究思路及主要研究内容 |
第二章 实验研究方法及表征手段 |
2.1 实验原料及设备 |
2.2 催化剂的制备 |
2.2.1 不同方法制备镍基炭纤维 |
2.2.2 水热合成法制备SiO_2改性镍基炭纤维 |
2.2.3 改进的水热法制备Ni_3Si_2O_5(OH)_4改性镍基炭纤维 |
2.2.4 金属氧化物改性镍基炭纤维的制备 |
2.3 催化重整甲烷性能评价 |
2.3.1 评价装置 |
2.3.2 评价指标 |
2.4 催化剂表征方法 |
2.4.1 N_2物理吸附(BET) |
2.4.2 扫描电镜-能谱(SEM-EDS) |
2.4.3 透射电镜(TEM) |
2.4.4 粉末X射线衍射(XRD) |
2.4.5 X射线光电子能谱分析(XPS) |
2.4.6 程序升温反应(TPR/TPO) |
2.4.7 拉曼光谱(Raman) |
2.4.8 傅里叶红外光谱(FT-IR) |
2.4.9 等离子体电感耦合(ICP-OES) |
2.5 本章小结 |
第三章 不同方法制备镍基炭纤维在CRM反应中的研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验过程 |
3.2.1 性能评价 |
3.2.2 TPD/FT-IR/TPSR表征 |
3.3 两种镍基炭纤维在CRM中的应用 |
3.3.1 两种镍基炭纤维的SEM表征 |
3.3.2 不同焙烧温度下所制备催化剂的H_2-TPR |
3.3.3 两种镍基炭纤维在CRM反应中的催化活性 |
3.3.4 两种镍基炭纤维在CRM反应中的稳定性 |
3.4 5%Ni/CF催化剂上反应机理探究 |
3.4.1 不同Ni含量的x%Ni/CF催化CRM性能 |
3.4.2 5%Ni/CF的 CO_2-TPSR |
3.4.3 CO_2活化 |
3.4.4 CH_4活化 |
3.4.5 表面吸附反应物后5%Ni/CF的 FT-IR |
3.4.6 表面机理推导 |
3.5 本章小结 |
第四章 SiO_2改性镍基炭纤维催化CRM反应的研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验过程 |
4.2.1 催化剂的性能评价 |
4.2.2 催化剂的表征 |
4.3 实验探究SiO_2改性镍基炭纤维上CRM反应过程 |
4.3.1 SiO_2包覆前后催化剂稳定性对比 |
4.3.2 不同SiO_2/CF比时包覆炭纤维的稳定性评价 |
4.3.3 SiO_2改性镍基炭纤维的表征分析 |
4.3.4 SiO_2改性镍基炭纤维上反应机理分析 |
4.4 DFT计算SiO_2改性镍基炭纤维上CRM反应机理 |
4.4.1 计算方法介绍 |
4.4.2 Ni/SiO_2-CF团簇模型构建 |
4.4.3 CO_2解离活化 |
4.4.4 CH_4解离活化 |
4.4.5 CRM反应路径计算 |
4.5 本章小结 |
第五章 Ni_3Si_2O_5(OH)_4改性镍基炭纤维在CRM反应中的抗烧结性探究 |
5.1 引言 |
5.2 实验过程 |
5.2.1 催化剂的性能评价 |
5.2.2 催化剂的表征 |
5.3 Ni_3Si_2O_5(OH)_4在炭纤维表面引进方式的优化 |
5.3.1 CTAB添加对包覆SiO_2的影响 |
5.3.2 HCl和 NH_3·H_2O添加对包覆SiO_2的影响 |
5.4 不同Ni_3Si_2O_5(OH)_4改性镍基炭纤维理化性质 |
5.4.1 BET |
5.4.2 SEM-EDS |
5.4.3 FT-IR/H_2-TPR/XRD |
5.4.4 XPS |
5.4.5 TEM |
5.5 不同Ni_3Si_2O_5(OH)_4改性镍基炭纤维催化活性 |
5.6 反应后Ni_3Si_2O_5(OH)_4改性镍基炭纤维的表征分析 |
5.6.1 TEM |
5.6.2 XRD/Raman |
5.7 不同Ni_3Si_2O_5(OH)_4改性镍基炭纤维上积碳形成机理分析 |
5.8 Ni_3Si_2O_5(OH)_4衍生结构在CRM中的作用探究 |
5.8.1 含Ni_xMg_(3-x)Si_2O_5(OH)_4结构的镍基凹土在CRM中的稳定性评价 |
5.8.2 含Ni_xMg_(3-x)Si_2O_5(OH)_4结构的镍基凹土在CRM中的表征分析 |
5.8.3 含Ni_xMg_(3-x)Si_2O_5(OH)_4结构的镍基凹土表面CRM反应机理 |
5.9 本章小结 |
第六章 金属氧化物改性镍基炭纤维在CRM反应中的抗积碳性能探究 |
6.1 引言 |
6.2 实验过程 |
6.3 不同金属氧化物包覆炭纤维催化剂的重整性能 |
6.3.1 Fe_2O_3/MnO_2/ZnO/CeO_2包覆炭纤维理化性质 |
6.3.2 Fe_2O_3/MnO_2/ZnO/CeO_2改性炭纤维形貌分析 |
6.3.3 Fe_2O_3/MnO_2/ZnO/CeO_2改性镍基炭纤维的晶相分析 |
6.3.4 Fe_2O_3/MnO_2/CeO_2-CF-Ni的性能评价 |
6.4 不同方法制备CeO_2改性炭纤维催化剂的重整性能 |
6.4.1 浸渍法制备CeO_2改性炭纤维x CeO_2-CF的 BET表征 |
6.4.2 浸渍法制备xCeO_2-CF的 SEM形貌分析 |
6.4.3 电沉积法制备CeO_2改性炭纤维的SEM形貌分析 |
6.4.4 不同方法制备CeO_2改性镍基炭纤维的性能评价 |
6.5 K_2S_2O_8/H_2O_2/KMnO_4改性xCeO_2yNi-CF催化CRM探究 |
6.5.1 不同Ce/Ni比的xCeO_2yNi-CF的活性评价 |
6.5.2 不同Ce/Ni比的xCeO_2yNi-CF的形貌分析 |
6.5.3 K_2S_2O_8改性45CeO_2-CF形貌分析 |
6.5.4 不同改性方法所制备45CeO_210Ni-CF/HCF/KCF/KMCF的理化性质 |
6.5.5 45CeO_210Ni-CF/HCF/KCF/KMCF的30h稳定性评价 |
6.5.6 45CeO_210Ni-CF/HCF/KCF/KMCF性质与稳定性之间的关系 |
6.6 本章小结 |
第七章 改性镍基炭纤维在实际体系生物质热解-重整中的研究 |
7.1 引言 |
7.2 材料与方法 |
7.2.1 生物质热解-重整实验过程 |
7.2.2 评价指标 |
7.3 结果与讨论 |
7.3.1 催化剂的筛选 |
7.3.2 催化剂量的影响 |
7.3.3 热解温度的影响 |
7.3.4 重整温度的影响 |
7.3.5 H_2O量及添加方式的影响 |
7.4 本章小结 |
第八章 总结与展望 |
8.1 全文总结 |
8.2 主要创新点 |
8.3 展望与建议 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位期间学术成果 |
论文发表 |
其他研究成果 |
授权专利 |
申请专利 |
(4)Ni/Al2O3纤维催化剂的改性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.1.1 甲烷重整 |
1.1.2 催化剂类型 |
1.1.3 催化剂材料 |
1.2 Ni/Al_2O_3催化剂的改性 |
1.2.1 CeO_2促进剂 |
1.2.2 MgO促进剂 |
1.2.3 La_2O_3促进剂 |
1.2.4 Pt促进剂 |
1.3 本课题的研究意义和研究内容 |
1.3.1 研究意义 |
1.3.2 研究内容 |
1.3.3 创新点 |
第二章 实验方案设计与研究方法 |
2.1 原料 |
2.2 主要实验设备 |
2.2.1 静电纺丝机 |
2.2.2 X射线衍射仪 |
2.2.3 化学吸附仪 |
2.2.4 催化评价装置 |
2.2.5 气相色谱仪 |
2.3 实验测试手段 |
2.3.1 物相分析 |
2.3.2 扫面电子显微分析 |
2.3.3 还原度 |
2.3.4 储氧能力 |
2.3.5 催化性能 |
2.4 实验工艺流程 |
第三章 Ce O_2促进剂对Ni/Al_2O_3纳米纤维催化剂的改性研究 |
3.1 背景介绍 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 催化剂制备 |
3.2.2 催化剂表征 |
3.2.3 催化反应 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 X射线衍射 |
3.3.2 程序升温还原 |
3.3.3 扫描电子显微分析 |
3.3.4 甲烷部分氧化重整测试 |
3.3.5 影响CeAlO_3形成/稳定性的因素 |
3.4 本章小结 |
第四章 MgO和 Ce O_2的协同作用对Ni/Al_2O_3纳米纤维催化剂的改性研究 |
4.1 背景介绍 |
4.2 实验设备 |
4.2.1 催化剂制备 |
4.2.2 催化剂表征 |
4.2.3 催化反应 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 Mg改性的Ni/Al_2O_3 催化剂 |
4.3.2 不同CeO_2 含量对MgO/CeO_2 改性的Ni/Al_2O_3 催化剂的影响 |
4.3.3 不同MgO含量对MgO/CeO_2 改性的Ni/Al_2O_3 催化剂的影响 |
4.4 本章小结 |
第五章 La_2O_3对Ni/Al_2O_3纳米纤维催化剂的改性研究 |
5.1 研究背景 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 催化剂制备 |
5.2.2 催化剂表征 |
5.2.3 催化反应 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 La_2O_3的促进作用 |
5.3.2 结晶温度的影响 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
(5)Ni/MgAl2O4催化剂在甲烷水蒸气-二氧化碳双重整反应中的构效关系研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
前言 |
第1章 文献综述 |
1.1 甲烷经济 |
1.2 甲烷重整制合成气技术 |
1.2.1 甲烷水蒸气重整 |
1.2.2 甲烷二氧化碳重整 |
1.2.3 甲烷部分氧化重整 |
1.2.4 甲烷双重整 |
1.3 甲烷水蒸气-二氧化碳双重整反应催化剂 |
1.3.1 载体 |
1.3.2 助剂 |
1.3.3 制备方法 |
1.3.4 催化剂失活 |
1.4 甲烷水蒸气-二氧化碳双重整反应机理 |
1.5 论文框架 |
第2章 实验流程与数据分析 |
2.1 实验原料与仪器 |
2.2 催化剂的制备 |
2.3 催化剂的结构表征 |
2.4 催化剂的反应性能评价 |
第3章 甲烷双重整反应的热力学分析及金属-载体相互作用的DF计算 |
3.1 甲烷双重整反应的热力学分析 |
3.1.1 化学反应平衡常数 |
3.1.2 反应温度和压力的影响 |
3.1.3 反应原料组成的影响 |
3.2 Ni催化剂金属-载体相互作用的DFT分析 |
3.2.1 VASP计算方法和模型分析 |
3.2.2 载体与表面模型的构建 |
3.2.3 Ni与载体间相互作用的分析 |
3.3 小结 |
第4章 Ni/MgAl_2O_4催化剂的制备、结构表征与性能评价 |
4.1 10Ni/MgAl_2O_4催化剂的结构-性能关系 |
4.1.1 MgMgAl_2O_4的制备 |
4.1.2 10Ni/MgAl_2O_4的制备 |
4.1.3 载体与催化剂物化性质的表征 |
4.1.4 10Ni/MgAl_2O_4反应性能的评价 |
4.2 Ni负载量对Ni/MgAl_2O_4催化剂结构和性能的影响 |
4.2.1 xNi/MgAl_2O_4的制备 |
4.2.2 xNi/MgAl_2O_4物化性质的表征 |
4.2.3 xNi/MgAl_2O_4反应性能的评价 |
4.3 小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录: 硕士期间研究成果 |
(6)CH4-CO2重整技术的挑战与展望(论文提纲范文)
1 引言 |
2 DRM过程的热力学研究 |
3 DRM过程的反应机理 |
3.1 CH4的吸附和活化 |
3.2 CO2的吸附和活化 |
3.3 表面反应 |
4 Ni基催化剂的研究 |
4.1 助剂 |
4.2 合金化 |
4.3 粒径控制 |
5 总结与展望 |
(7)甲烷合成与转化的抗积碳、抗烧结催化剂研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 甲烷合成的研究进展 |
1.2.1 煤制天然气简介 |
1.2.2 CO甲烷化反应体系的热力学分析 |
1.2.3 CO甲烷化反应的机理 |
1.2.4 CO甲烷化催化剂 |
1.3 甲烷转化的研究进展 |
1.3.1 甲烷的直接转化反应 |
1.3.2 甲烷水蒸汽/CO_2重整反应 |
1.3.3 甲烷部分氧化反应 |
1.3.3.1 甲烷部分氧化反应体系的热力学分析 |
1.3.3.2 甲烷部分氧化反应的机理 |
1.3.3.3 甲烷部分氧化反应催化剂 |
1.4 甲烷化和甲烷部分氧化反应中的催化剂失活 |
1.4.1 积碳 |
1.4.2 烧结 |
1.5 抗积碳和抗烧结催化剂研究进展 |
1.5.1 抗积碳催化剂研究进展 |
1.5.2 抗烧结催化剂研究进展 |
1.6 论文研究的思路和主要内容 |
参考文献 |
笫二章 实验部分 |
2.1 实验所用的化学药品 |
2.2 催化剂的制备 |
2.2.1 用于干甲烷化反应中的Ni/MgAl_2O_4催化剂的制备 |
2.2.2 用于干甲烷化反应中的Au-Ni/MgAl_2O_4催化剂的制备 |
2.2.3 用于干甲烷化反应的Ni_xMg_(1-x)Al_2O_4催化剂的制备 |
2.2.4 用于甲烷部分氧化反应的Pt/MgAl_2O_4和Rh/MgAl_2O_4催化剂的制备 |
2.3 催化性能测试 |
2.3.1 干甲烷化反应中衡量催化剂性能的各参数的计算公式 |
2.3.2 甲烷部分氧化反应中衡量催化剂性能的各参数的计算公式 |
2.4 催化剂的表征方法 |
2.4.1 氮气物理吸附 |
2.4.2 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES) |
2.4.3 X射线衍射(XRD) |
2.4.4 电镜(SEM、TEM和STEM) |
2.4.5 程序升温还原(TPR) |
2.4.6 程序升温加氢(TPH) |
2.4.7 CO程序升温表面反应(CO-TPSR) |
2.4.8 程序升温脱附(TPD) |
2.4.9 H_2脉冲吸附 |
2.4.10 热重(TG) |
2.4.11 拉曼(Raman) |
2.4.12 X射线光电子能谱(XPS) |
第三章 负载型Ni/MgAl_2O_4催化剂在干甲烷化反应中的催化性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 催化剂制备 |
3.3 甲烷化反应的热力学分析 |
3.4 Ni/MgAl_2O_4催化剂的结构及Ni/MgAl_2O_4在干甲烷化中的催化性能 |
3.4.1 Ni/MgAl_2O_4-E和Ni/MgAl_2O_4-W催化剂的结构比较 |
3.4.1.1 催化剂的物理化学性质 |
3.4.1.2 催化剂晶相结构分析 |
3.4.2 Ni/MgAl_2O_4-E和Ni/MgAl_2O_4-W在干甲烷化中的催化性能比较 |
3.5 Ni/MgAl_2O_4-E在不同氢碳比合成气甲烷化中的反应性能 |
3.6 Ni/MgAl_2O_4-E在不同空速下的干甲烷化反应中的性能 |
3.7 Ni/MgAl_2O_4-E催化剂的长时间稳定性研究 |
3.7.1 长时间稳定性测试结果 |
3.7.2 不同稳定性测试时间后的催化剂的结构分析 |
3.7.2.1 催化剂晶相结构分析 |
3.7.2.2 催化剂的形貌和粒径分析 |
3.7.2.3 催化剂中镍含量分析 |
3.7.2.4 催化剂积碳定量分析 |
3.8 结果分析与讨论 |
3.9 小结 |
参考文献 |
第四章 Au-Ni/MgAl_2O_4催化剂在干甲烷化反应中的催化性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 催化剂制备 |
4.3 Au-Ni/MgAl_2O_4催化剂在干甲烷化反应中的催化性能 |
4.3.1 活性和选择性 |
4.3.2 稳定性 |
4.4 催化剂的结构表征 |
4.4.1 催化剂的基本物理化学性质 |
4.4.2 催化剂粒径分析 |
4.4.3 Au与Ni之间的相互作用分析 |
4.4.4 催化剂上的积碳分析 |
4.5 结果分析与讨论 |
4.6 小结 |
参考文献 |
第五章 Ni_xMg_(1-x)Al_2O_4催化剂在干甲烷化反应中的催化性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 催化剂制备 |
5.3 镍含量对Ni_xMg_(1-x)Al_2O_4的结构和对Ni_xMg_(1-x)Al_2O_4在干甲烷化反应中的性能的影响 |
5.3.1 镍含量对Ni_xMg_(1-x)Al_2O_4催化剂在干甲烷化反应中的催化性能的影响 |
5.3.2 不同镍含量的Ni_xMg_(1-x)Al_2O_4催化剂结构 |
5.4 焙烧温度对Ni_(0.1)Mg_(0.9)Al_2O_4催化剂结构的影响 |
5.5 Ni_(0.1)Mg_(0.9)Al_2O_4催化剂在干甲烷化反应中的性能研究 |
5.5.1 循环焙烧、还原对催化剂结构的影响 |
5.5.2 Ni_(0.1)Mg_(0.9)Al_2O_4与Ni/Al_2O_3在干甲烷化反应中的催化性能对比 |
5.5.3 Ni_(0.1)Mg_(0.9)Al_2O_4与Ni/Al_2O_3在干甲烷化反应中的稳定性对比 |
5.5.4 反应前后催化剂的结构表征 |
5.5.5 Ni_(0.1)Mg_(0.9)Al_2O_4-FR和Ni/Al_2O_3-FR催化剂的构效关系分析 |
5.6 小结 |
参考文献 |
第六章 负载型Pt/MgAl_2O_4和Rh/MgAl_2O_4催化剂在甲烷部分氧化反应中的催化性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 催化剂制备 |
6.3 甲烷部分氧化反应的热力学分析 |
6.4 Pt/MgAl_2O_4催化剂在甲烷部分氧化反应中的催化性能研究 |
6.4.1 MgAl_2O_4的合成方法对Pt/MgAl_2O_4催化剂在甲烷部分氧化反应中的催化性能的影响 |
6.4.2 Pt/MgAl_2O_4-HS催化剂的长时间催化稳定性研究 |
6.4.3 Pt/MgAl_2O_4-HS和Pt/MgAl_2O_4-CP催化剂的结构比较 |
6.4.4 Pt/MgAl_2O_4-HS的催化性能结果和空白反应实验结果 |
6.4.5 甲烷部分氧化的反应途径探索 |
6.4.6 Pt/MgAl_2O_4催化剂的构效关系分析 |
6.5 Rh/MgAl_2O_4催化剂在甲烷部分氧化反应中的性能初探 |
6.5.1 Rh/MgAl_2O_4催化剂在甲烷部分氧化反应中的催化性能 |
6.5.2 Rh/MgAl_2O_4催化剂的结构 |
6.6 小结 |
参考文献 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
攻读博士学位期间发表的学术论文和其它的研究成果 |
致谢 |
(8)甲烷重整新型Ni基催化剂的制备及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究的目的和意义 |
1.2 甲烷催化重整制备合成气的途径 |
1.2.1 甲烷水蒸气重整制备合成气 |
1.2.2 甲烷部分氧化重整制合成气 |
1.2.3 甲烷二氧化碳重整制备合成气 |
1.3 甲烷干重整制备合成气的研究现状 |
1.3.1 甲烷干重整反应热力学研究 |
1.3.2 甲烷干重整反应机理研究 |
1.4 甲烷干重整催化剂的研究 |
1.4.1 载体的影响 |
1.4.2 助剂的影响 |
1.4.3 制备方法的影响 |
1.4.4 甲烷干重整催化剂的失活研究 |
1.5 水蒸气和二氧化碳联合重整甲烷反应的研究 |
1.5.1 水蒸气和二氧化碳联合重整甲烷反应概述 |
1.5.2 水蒸气和二氧化碳联合重整甲烷反应催化剂简介 |
1.6 本论文的主要研究内容 |
参考文献 |
第二章 实验方法与数据处理 |
2.1 实验材料及设备 |
2.1.1 化学试剂 |
2.1.2 实验气体 |
2.1.3 仪器设备 |
2.2 催化剂的制备 |
2.3 催化剂的表征 |
2.3.1 X射线衍射(XRD) |
2.3.2 N_2物理吸附实验 |
2.3.3 H_2程序升温还原(H_2-TPR) |
2.3.4 透射电子显微镜(TEM) |
2.3.5 H_2化学吸附(H_2 Chemisorption) |
2.3.6 傅里叶变换红外光谱(FT-IR) |
2.3.7 热重分析(TGA) |
2.4 催化剂的评价 |
2.4.1 评价装置 |
2.4.2 活性评价及计算方法 |
第三章 介孔Ni/xLa-Si-P催化剂制备及其催化甲烷干重整性能的研究 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 介孔Ni-xLa-Si-P材料的制备方法 |
3.2.2 材料表征 |
3.2.3 催化剂反应性能评价与分析 |
3.2.4 转换频率(TOF)的测量和计算 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 Ni-xLa-Si-P材料的表征 |
3.3.2 Ni/xLa-Si-P催化剂的表征 |
3.3.3 甲烷干重整性能评价 |
3.3.4 反应后催化剂的表征 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 一步法制备介孔Ni-La-Si复合氧化物及其催化甲烷干重整中的性能研究 |
4.1 前言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 介孔Ni-La-Si复合氧化物材料的制备 |
4.2.2 催化剂的表征 |
4.2.3 催化剂的反应性能评价 |
4.2.4 转换频率(TOF)的计算 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 介孔Ni-xLa-Si氧化物的表征 |
4.3.2 介孔Ni/xLa-Si催化剂的表征 |
4.3.3 催化剂在甲烷干重整中的性能评价 |
4.3.4 反应后催化剂的表征 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 介孔RhNi/La-Si催化剂的制备及其在甲烷干重整反应中的性能研究 |
5.1 前言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 介孔nRhNi-La-Si复合氧化物的制备 |
5.2.2 介孔nRhNi-La-Si复合氧化物的表征 |
5.2.3 催化剂的催化活性评价 |
5.2.4 转换频率(TOF)的计算 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 介孔nRhNi-La-Si复合氧化物的表征 |
5.3.2 介孔nRhNi/La-Si催化剂的表征 |
5.3.3 催化剂在甲烷干重整中的性能评价 |
5.3.4 反应后催化剂的表征 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 一步法制备Ni/La-Si催化剂用于水蒸气和CO_2联合重整甲烷 |
6.1 前言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 介孔Ni-La-Si复合氧化物的制备 |
6.2.2 介孔Ni-La-Si复合氧化物的表征 |
6.2.3 催化剂的催化活性评价 |
6.2.4 转换频率(TOF)的计算 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 还原后催化剂的组织和结构性质 |
6.3.2 催化剂在水蒸气和CO_2联合重整甲烷中的性能评价 |
6.3.3 反应后17.5Ni/xLa-Si-S催化剂的表征 |
6.4 本章小结 |
参考文献 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 前景展望 |
作者在攻读博士学位期间公开发表的论文 |
作者在攻读博士学位期间参与的项目 |
致谢 |
(9)甲烷与二氧化碳重整制合成气Ni与Co基催化剂的研究进展(论文提纲范文)
1 Ni基催化剂 |
1.1 Al2O3为载体的催化剂 |
1.2 ZrO2为载体的催化剂 |
1.3 MgO为载体的催化剂 |
1.4 分子筛为载体的催化剂 |
1.5 钙钛矿型催化剂 |
1.6 其它催化剂 |
2 Co基催化剂 |
3 Ni-Co基催化剂 |
4 甲烷与二氧化碳重整反应机理 |
5 结束语 |
(10)新型碳化硅载体的制备及其在甲烷二氧化碳重整中的性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 CH_4-CO_2重整反应制备合成气的研究 |
1.2.1 甲烷制合成气的主要方式 |
1.2.1.1 甲烷水蒸气重整 |
1.2.1.2 甲烷部分氧化反应 |
1.2.1.3 CH_4-CO_2重整 |
1.2.2 CH_4-CO_2重整反应的研究 |
1.2.2.1 热力学分析 |
1.2.2.2 反应机理分析 |
1.2.2.3 催化剂研究 |
1.2.2.3.1 活性组分 |
1.2.2.3.2 载体 |
1.2.2.3.3 助剂 |
1.2.2.3.4 失活分析 |
1.3 碳化硅材料在催化反应中的应用 |
1.3.1 碳化硅的结构和性能 |
1.3.1.1 晶体结构 |
1.3.1.2 物化性能 |
1.3.2 碳化硅作为催化剂载体的研究进展 |
1.3.2.1 高比表面积的碳化硅 |
1.3.2.2 低比表面积的碳化硅 |
1.4 本论文研究的意义与内容 |
1.4.1 研究意义 |
1.4.2 研究内容 |
第二章 实验部分 |
2.1 实验原料 |
2.2 实验仪器 |
2.3 催化剂制备 |
2.3.1 C-SiC载体的制备 |
2.3.2 N-C-SiC载体的制备 |
2.3.3 Ni/C-SiC和Ni/N-C-SiC催化剂的制备 |
2.3.4 Ni/CeO_2-C-SiC催化剂的制备 |
2.3.5 Ni/La_2O_3-C-SiC催化剂的制备 |
2.4 催化剂表征 |
2.4.1 扫描电子显微镜(SEM) |
2.4.2 N_2吸附 |
2.4.3 X射线衍射(XRD) |
2.4.4 透射电子显微镜(TEM) |
2.4.5 热重/差热分析(TG/DTA) |
2.4.6 氢气程序升温还原(H_2-TPR) |
2.4.7 X射线光电子能谱(XPS) |
2.5 催化剂性能评价 |
第三章 Ni/C-SiC和Ni/N-C-SiC催化剂在CH_4-CO_2重整中的性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验结果与讨论 |
3.2.1 催化剂的CH_4-CO_2重整性能 |
3.2.1.1 碳化时间的影响 |
3.2.1.2 N掺杂时间的影响 |
3.2.1.3 N掺杂含量的影响 |
3.2.1.4 Ni/SiC、Ni/C-SiC-1和Ni/N-C-SiC-1-0.375:1催化剂的性能比较 |
3.2.2 载体表征 |
3.2.2.1 SEM |
3.2.2.2 N_2吸附 |
3.2.3 催化剂表征 |
3.2.3.1 XRD |
3.2.3.2 TEM |
3.2.3.3 TG |
3.2.3.4 H_2-TPR |
3.3 小结 |
第四章 CeO_2改性的Ni/C-SiC催化剂在CH_4-CO_2重整中的性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验结果与讨论 |
4.2.1 催化剂的CH_4-CO_2重整性能 |
4.2.1.1 CeO_2含量的影响 |
4.2.1.2 Ni/C-SiC-1和Ni/20CeO_2-C-SiC-1催化剂的性能比较 |
4.2.2 催化剂表征 |
4.2.2.1 N_2吸附 |
4.2.2.2 XRD |
4.2.2.3 TEM |
4.2.2.4 TG/DTA |
4.2.2.5 H_2-TPR |
4.2.2.6 XPS |
4.3 小结 |
第五章 La_2O_3改性的Ni/C-SiC催化剂在CH_4-CO_2重整中的性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验结果与讨论 |
5.2.1 催化剂的CH_4-CO_2重整性能 |
5.2.1.1 La_2O_3含量的影响 |
5.2.1.2 Ni/C-SiC-1和Ni/5La_2O_3-C-SiC-1催化剂的性能比较 |
5.2.2 催化剂表征 |
5.2.2.1 N_2吸附 |
5.2.2.2 XRD |
5.2.2.3 TEM |
5.2.2.4 TG |
5.2.2.5 H_2-TPR |
5.3 小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
研究成果及发表的学术论文 |
作者和导师简介 |
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书 |
四、La_2O_3和CeO_2对CH_4-CO_2重整Ni/MgO催化剂结构和性能的影响(论文参考文献)
- [1]动态诱导法制备镍基催化剂及其甲烷二氧化碳重整反应性能研究[D]. 杨婷. 内蒙古大学, 2021
- [2]稀土及过渡金属助催化剂与Ni的协同作用对甲烷干重整反应机理的影响[D]. 李凯. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [3]改性镍基炭纤维的制备及其催化重整甲烷机理研究[D]. 卫月星. 东南大学, 2020
- [4]Ni/Al2O3纤维催化剂的改性研究[D]. 马玉霞. 济南大学, 2020(01)
- [5]Ni/MgAl2O4催化剂在甲烷水蒸气-二氧化碳双重整反应中的构效关系研究[D]. 余诗怡. 华东理工大学, 2020(01)
- [6]CH4-CO2重整技术的挑战与展望[J]. 付彧,孙予罕. 中国科学:化学, 2020(07)
- [7]甲烷合成与转化的抗积碳、抗烧结催化剂研究[D]. 王芬. 厦门大学, 2019(02)
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