La改性的Ni/α-Al_2O_3催化剂中活性组分晶粒大小和粒度分布

用稀土氧化物(La_2O_3)对轻油水蒸汽转化制氢催化剂(Ni/α-Al_2O_3)进行了改性。用X射线宽化(XRD)法测定催化剂中镍晶粒大小随La合量的变化,确定出改性剂的最佳La含量。为进一步研究催化剂中镍晶粒的分布情况,用小角X射线散射-分割分布函数(SAXS-DDF)法测定了不同La含量的催化剂中镍的粒度分布。结果表明,改性后的催化剂金属-载体之间的相互作用增强(SMSI),镍晶粒分散度也显著提高。     

Ca~(2+)、Mg~(2+)在MCM-41离子交换制备镍基催化剂对合成气甲烷化的性能分析

煤制天然气符合煤炭清洁利用的发展要求,其中合成气甲烷化是关键步骤,而合成气甲烷化催化剂则是关键的核心。为了探索高效、稳定的合成气甲烷化催化剂,本文采用过量浸渍法制取镍基催化剂,并采用离子交换法在载体MCM-41加入碱土金属Ca2+、Mg2+探索对催化剂活性的影响。研究结果表明:在n(H2)∶n(CO)=3∶1、反应压力1.5 MPa、反应温度350℃及质量空速30000 h-1的反应条件下,碱土改性的Ni/Mg O-MCM-41催化剂CO的转化率为99%,催化剂选择性达到90.4%;在250℃时碱土改性催化剂表现出良好的低温活性,比Ni/MCM-41的活性高60%;碱土改性催化剂高温活性稳定,在550℃时活性测试未出现明显下降。经过一系列表征和分析可知:镍颗粒细小的分布在载体表面,与载体有强相互作用并且碱土助剂Ca2+、Mg2+阻止了镍颗粒的烧结。     

小角X射线散射-分割分布函数法的建立和应用

本文介绍了小角X射线散射-分割分布函数法(SAXS-DDF)的建立,并用该方法测定了γ-Al_2O_3超细粉末和La改性的Ni/α-Al_2O_3催化剂中载体表面上活性组分Ni的粘度分布。该方法把计算散射强度的积分方程转化为线性方程组,采用合理的数学模型和计算机程序相继给出平均粒度、比表面、粒度组成和直方图等特征参数。对测定方法的童复性和可靠性进行了验证。用透射电子显微镜的照片结果证实了Ni/α-Al_2O_3催化剂中活性组分颗粒所呈的形状和粒度分布的规律。测试结果说明,SAXS-DDF法适合于测试单相超细粉末或两相催化剂中金属活性组分颗粒的粒度分布。     

Ni/AAl_(12)O_(19)(A=Ca,Sr,Ba,La)催化CO_2重整甲烷制合成气

制备了一系列以磁铅石型复合氧化物AAl12 O19(A =Ca ,Sr,Ba ,La)为载体的NiO催化剂 ,并用XRD和TPR对其结构和性能进行了表征 .结果表明 ,金属镍在催化剂表面的分散度及与载体的相互作用以Ca,Sr,La,Ba顺序增加 ,与二氧化碳重整甲烷制合成气反应活性一致 .由此推测 ,影响负载型的镍催化剂的反应活性 ,稳定性的主要因素是金属镍的分散状态     

Ni负载量对负载型Ni/SiO2催化剂结构及性能的影响

采用等体积浸渍法制备了Ni/SiO2催化剂,研究了镍负载量对二硝基甲苯(DNT)加氢制备甲苯二胺(TDA)的催化性能的影响,并通过XRD,BET,H2-TPR,H2-TPD方法对催化剂微观结构进行了表征。结果表明,Ni/SiO2催化剂在二硝基甲苯加氢合成甲苯二胺的反应中表现出良好的活性和选择性。当Ni负载量(即Ni与SiO2的质量比m(Ni):m(SiO2))≤28%时,随着镍负载量的增加,Ni活性中心数逐渐增大,催化剂的活性逐渐升高;而当Ni负载量>28%时,Ni活性组分在载体表面发生团聚,Ni活性中心数减少,催化剂的活性和选择性下降。当镍的负载量为28%时,DNT转化率达到了93.68%,TDA选择性为97.73%。     

高稳定性网状Ni/ZrO_2催化剂CO甲烷化性能研究

合成具有抗烧结和抗积碳性能的Ni基催化剂是CO甲烷化催化剂设计的难点,而利用催化剂载体特定的结构对活性金属纳米颗粒的空间限域效应是提高镍基催化剂活性和稳定性的有效策略。以一步法制备的Ni/UiO-66为前驱体,经焙烧和还原,获得了一系列具有网状结构的Ni/ZrO_2催化剂。针对反应强放热的特点,三维网状结构在稳定镍颗粒的同时,三维空隙结构能够有效移除反应中的局部热点,并且金属Ni与载体ZrO_2紧密的界面结构有效地提升了催化剂的活性和稳定性。结果表明,一步法制备的Ni/ZrO_2催化剂的反应活性和稳定性均优于浸渍法制备的Ni/t-ZrO_2催化剂,在压力1 MPa,t=325℃,WHSV=15 000 mL·g~(-1)·min~(-1)条件下,Ni/ZrO_2-N催化剂的CO转化率达到86%,反应120 h后催化剂网状结构保留完好,反应活性和选择性保持稳定。CO甲烷化结果表明,网状结构催化剂的设计策略可以拓展至对其他活性金属进行限域以提升其反应活性和稳定性。     

CH4三自热重整制合成气催化剂的制备与性能

以稀土氧化物(CeO2、La2O3)为助剂对Ni/类水滑石催化剂进行改性,用于CH4三自热重整反应,旨在改善催化剂的活性和稳定性。以共沉淀法先制得铈(镧)掺杂的镁铝类水滑石(LDHs),焙烧后再以浸渍法负载镍活性组分得到Ni/LDHs前驱体,再焙烧得到NiO/CeO2(La2O3)-MgO-Al2O3催化剂。用ICP-AES进行Ni、Mg、Al元素分析,BET法测试催化剂比表面积,XRD表征催化剂物相,H2-TPR表征催化剂活性中心。考察了原料气组成为n(CH4)∶n(CO2)∶n(H2O)∶n(O2)=1∶0.5∶1.8∶0.1时催化剂在750℃、0.1MPa条件下CH4三自热催化重整的稳定性及积炭性能。结果表明,制得的Ni/CeO2(La2O3)-MgO-Al2O3催化剂中,Ni组分以NiO形式存在于催化剂表面,能降低催化剂还原活化温度;在催化剂中掺杂CeO2(La2O3)对其活性有一定程度的调控作用,且能够很好地改善催化剂的抗积碳性能;当Ni的质量分数为10%、Al与Mg的质量比为1.7时,催化活性较好,750℃、0.1 MPa时,CH4转化率达到92.3%,CO2转化率达到98.3%;反应100 h后,Ni/CeO2(La2O3)-MgO-Al2O3催化剂上的CH4转化率仍可维持在75%以上。     

La和Ce改性Ni/Al_2O_3催化剂上生物质气燃烧

采用浸渍法制备了催化剂Ni/Ce0.5La0.5O2/Al2O3和Ni/Al2O3,运用BET和XRD对催化剂进行了表征,在石英管反应器上考察了催化剂对模拟生物质气化气(CO,H2,CH4和NH3的体积分数为3%,2%,1%和0.05%,N2为平衡气)的催化燃烧活性.结果表明,Ni和Ce以氧化物形式存在,没有检测到La的氧化物的衍射峰.虽然Ni/Ce0.5La0.5O2/Al2O3比表面积小于Ni/Al2O3,但10 Ni/Ce0.5La0.5O2/Al2O3催化剂活性优于10 Ni/Al2O3,且Ni/Ce0.5La0.5O2/Al2O3作用时燃烧产物中燃料型NOx体积分数大于Ni/Al2O3.     

汽车尾气净化用负载型La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂的试验研究

以蜂窝状堇青石为第一载体 ,涂覆γ-Al2 O3作为第二载体 ( washcoat) ,La0 .8Sr0 .2 Mn O3为设计的活性组分 ,制备出负载型燃烧催化剂 .用 XRD、BET、二甲苯完全氧化、台架试验等技术研究了载体及催化剂的性能 .结果表明堇青石载体经 γ-Al2 O3涂覆后 ,可有效地增大其比表面积 ,增加活性组分的负载量 ;催化剂比表面积也有所增大 ,活性提高 ,台架试验显示对汽车尾气中 CO和 HC化合物的转化具有优异的催化能力     

高分散Ni/Al2O3-CeO2催化剂的制备及其甲烷干重整性能研究

以离子交换逆负载法合成了以氧化铝和氧化铈为载体的高分散镍基催化剂,通过溶度积的(Ksp)驱动将Ni负载在氧化物载体上,得到了用于甲烷干重整的高分散催化剂.采用XRD、TEM、N₂物理吸附-脱附等表征手段表征了催化剂的物理化学性质,使用固定床反应器评价其催化性能,研究了催化剂中CeO₂含量对甲烷干重整性能的影响.结果表明：在低CeO₂含量时(Ce质量分数为3.4%),催化剂具有较高活性和稳定性,产物H₂/CO比约等于1,反应后催化剂活性金属轻微烧结,积碳最少.     

镍负载量对自热转化催化剂Ni/γ-Al2O3性能的影响

利用常压固定床微反色谱联用装置、X 射线衍射 (XRD)以及程序升温还原等分析手段 ,考察了镍负载量对自热转化催化剂Ni/γ Al2 O3 的活性和还原性能的影响。实验结果表明 ,对于 10 0 0℃下焙烧的模型催化剂Ni/γ Al2 O3,用XRD检测均未发现NiO(2 0 0 )特征峰 ;而当镍含量达到 8.1%时 ,XRD可检测到以尖晶石形式存在的镍。模型催化剂中NiAl2 O4 的还原性能低于NiO。催化剂中镍的负载量在一定范围内增加 ,可使起始还原温度下降 ,催化剂转化活性升高。分析结果表明 ,镍负载量为 7.7%的催化剂还原温度低 ,转化活性很好 ,能有效地抑制催化剂的积炭 ,具有最佳的综合性能     

镍基催化剂上焦油组分裂解反应研究

以甲苯为煤焦油模型化合物,研究了镍基催化剂对焦油组分催化裂解反应特性的影响.采用浸渍和分步浸渍的方法制备了Ni/Al2O3和Ni/MgO-Al2O3两个系列镍基催化剂,考察了催化剂组成(Ni含量、MgO含量)、反应条件(温度、空速、水蒸气含量)对焦油组分催化转化的影响.结果表明:Ni含量在0.2％左右时,Ni/Al2O3具有较高的催化活性,催化剂的活性随着Ni含量的继续增加而下降,作为助催化剂的MgO可以减少催化剂表面积炭.高温有利于H2和CO的生成,但不利于CH4的生成.水/甲苯比是影响焦油催化裂解的重要因素,较高水/甲苯比有利于H2的产生,而不利于CO和CH4的生成.     

La-Ba复配改性Ni/剂α-Al_2O_3催化还原性能的考察

用浸渍法制备13种La-Ba复配改性的Ni/α-Al_2O_3催化剂样品,用程序升温还原(TPR)法或等温还原法在热重装置上考察其还原性能,用X-射线宽化法测定了部分样品还原后的平均镍晶粒度。结果表明,用La-Ba复配对载体改性而后浸镍,其中以La-Ba共浸取得的效果最佳,与用La和Ba相继浸溃的样品相比,具有较好的还原性和较小的镍晶粒度。与先用La改性而后用Ni-Ba共浸的样品相比,(La-Ba)共浸而后浸镍的样品的还原性和镍分散度均有明显的优势。该实验结果表明,用Ba作间隔剂提高镍分散度的效果并不理想。在La-Ba共浸改性的系列样品中,随着含量的增加(La含量一定),催化剂的还原性由易到难,经过一个最低点后又由难到易,与La或Ba单独改性的样品相比,La-Ba共浸改性的样品的还原性都不同程度地受到阻碍。本文从金属氧化物同载体的相互作用方面对实验结果进行了初步讨论。     

负载型燃烧催化剂La_(0.8)Sr_(0.2)CoO_3/ZrO_2-CeO_2的性能研究

以稀土复合氧化物 La0 .8Sr0 .2 Co O3为活性组分 ,Zr O-Ce O2 为载体 ,采用浸渍法制备出负载型燃烧催化剂 La0 .8Sr0 .2 Co O3/Zr O2 -Ce O2 .用 XRD、TPR、二甲苯完全氧化研究了催化剂的晶相、还原性能及催化活性 ,并与负载型催化剂 La0 .8Sr0 .2 Co O3/堇青石和单一相 La0 .8Sr0 .2Co O3催化剂进行了对比 .结果表明 ,负载型 La0 .8Sr0 .2 Co O3/Zr O2 -Ce O2 催化剂具有较好的催化活性和抗高温性能 .     

焙烧温度对Ni-Al_2O_3甲烷化催化剂性能的影响

以偏铝酸钠和硝酸镍为原料,采用均匀沉淀法制备出Ni质量分数为40%的Ni-Al2O3催化剂,考察了不同焙烧温度(350,450,550,650,750℃)下制备的催化剂在CO甲烷化反应中的催化活性,使用TG-DTG、N2吸附、XRD、H2-TPR和H2化学吸附分析了催化剂的织构、晶相和活性金属的化学形态。结果表明,随着焙烧温度的上升,Ni与Al2O3载体之间的相互作用逐渐变强,形成大量的NiAl2O4,在450℃焙烧的催化剂活性最佳,在压力1.0 MPa、空速20 000mL/(g·h)和温度220℃的反应条件下,CO转化率达到99%以上;随着焙烧温度的增加,催化剂活性与镍的活性比表面积变化趋势一致,先增加、后降低,表明催化剂镍的活性比表面积影响其活性。     

选择性催化还原(SCR)脱除NOx的实验研究

制备以堇青石蜂窝陶瓷为载体，以Cu,Cu-NiO、Cu—NiO，La2O3、Cu-NiO—Ce203为活性组分，以尿素为还原剂，选择催化还原氮氧化物的催化剂，并对催化剂的活性在423，623K范围内进行了评价和比较，筛选出活性较高、较有研究前景的催化剂，     

La对CH_4-CO_2重整反应催化剂性能的影响

采用等体积浸渍法制备了Ni/γ-Al2O3和Ni/La2O3-γ-Al2O3系列催化剂,通过固定床反应、热重分析等方法,考察了催化剂的性能。结果表明:Ni质量分数为10%的Ni/γ-Al2O3催化剂具有较高的活性;稀土元素La的加入,提高了催化剂的抗积炭性能;在相同的反应条件下,10%Ni/3%La2O3-γ-Al2O3催化剂的积炭量比10%Ni/γ-Al2O3催化剂积炭量降低了40%,稳定性大大提高。以Ni/La2O3-γ-Al2O3催化剂中Ni质量分数10%,并且La质量分数3%为最佳,实验条件下制得的合成气CO/H2接近1/1。     

小角X射线散射—分割分布函数法的建立和应用

本文介绍了小角X射线散射－分割分布函数法（SAXS－DDF）的建立，并用该方法测定了γ－Al2O3超细粉末和La改性的Ni/α－Al2O3催化剂中体表面上活性组分Ni的粘度分布。该方法把计算散射强度的积分方程转化为线性方程组，采用合理的数学模型和计算机程序相继给出平均粒度、比表面、粒度组成和直方图等特征参数。对测定方法的重复性和可靠性进行了验证。用透射电子显微镜的照片结果证实了Ni/α-Al2O3催化剂中活性组分颗粒所呈的形状和粒度分布的规律。测试结果表明，SAXS－DDF法适合于测试单相超细粉末或两相催化剂中金属活性组分颗粒的粒度分布。     

La/Ca改性NiO/MgO耐高温氨分解催化剂制备

采用MgO为载体,以La及Ca掺杂对其改性,以Ni为活性组分,制备了La/Ca改性NiO/MgO氨分解催化剂,试验测试了催化剂物化性能,结果表明La/Ca改性NiO/MgO耐高温氨分解催化剂的耐热性能达1450℃、强度达1480N/颗。     

氨辅助浸渍法制备抗烧结Ni/SiO_2催化剂及其甲烷二氧化碳重整反应的性能

以硝酸镍为前驱盐、商品SiO2为载体,采用氨水辅助浸渍法通过改变n(NH_3)/n(Ni)制备了系列Ni/SiO_2催化剂,并将其应用于甲烷二氧化碳重整(DRM)制合成气反应.实验结果表明:在浸渍过程中加入氨水可显著改善Ni/SiO2催化剂的DRM反应活性、稳定性和抗积碳性;随着氨水添加量的增加,催化剂活性相分散度提高,当浸渍液中n(NH_3)/n(Ni)≥6时,经800℃焙烧后催化剂上NiO物种的平均粒径小于5nm.通过改变氨水、SiO_2、前驱盐的浸渍顺序,发现只有用硝酸镍与一定浓度的氨水配成的混合溶液浸渍SiO_2才能获得具有良好分散度的Ni/SiO_2催化剂.氨水与Ni形成的镍氨络合物能够避免在浸渍过程中生成Ni(OH)2沉淀,进而有利于Ni物种在SiO_2表面均匀分散.氨水所形成的碱性环境还可使载体表面Si—O物种部分溶解或"软化",进而促进Ni物种与载体表面相互作用,在后续的焙烧过程中生成与SiO_2具有较强相互作用的Ni物种以及表面镍硅酸盐物种.这些物种具有良好的抗烧结性能,可防止Ni物种在高温下团聚,并在600℃以上通H_2还原后得到分散性良好且具有较强抗烧结性能的金属Ni颗粒.