微乳化法制备Ni/Al2O3催化剂及其在甲烷部分氧化反应中的高温稳定性和抗积炭性能

用传统的浸渍法,溶胶-凝胶法和微乳化法三种不同的方法制备均含Ni/Al2O3(w(Ni)=10%)催化剂(分别简称为IMP,Sol-gel,ME). 利用比表面测定(BET)、原位X-射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等手段研究这三种方法制备的催化剂的不同之处. 在常压下,固定床反应器中评价了三种催化剂对甲烷部分氧化制合成气反应的催化性能,发现三种催化剂的反应活性相当,但抗积炭性能却有明显不同. 其中ME催化剂抗积炭性能最好. 在温度为923 K,x(O2)/x(CH4)=0.53的条件下,ME催化剂反应20 h没检测出积炭生成,而反应5 h后,Sol-gel催化剂有少量积炭生成,平均积炭率为0.002 g*g-1*h-1,而IMP催化剂有大量积炭生成,平均积炭率为0.085 g*g-1*h-1. ME催化剂具有较大的比表面,较小的Ni颗粒且Ni与Al2O3之间有强烈的相互作用,这是微乳化法制备的Ni/Al2O3催化剂具有良好的抗积炭性能的重要原因.     

添加Mo,Ce的NiMgAl水滑石基催化剂对CH_4-CO_2重整反应的影响

基于传统共沉淀法制备了NiMgAl,NiMgAl-Mo和NiMgAl-MoCe类水滑石前驱体。将3种前驱体焙烧后得到的复合氧化物催化剂用于CH_4-CO_2重整反应体系中,考察了这3种水滑石基催化剂对反应气CH_4,CO_2转化率的影响。借助XRD,BET等对催化剂物化性能进行表征,通过程序升温还原(H_2-TPR)过程对各催化剂的还原性能进行检测。结果表明:以类水滑石化合物为前驱体制得的NiMgAl,NiMgAl-Mo和NiMgAl-MoCe等3种催化剂均具有介孔材料性质,NiMgAl基础上助剂Mo,Ce的适量添加会降低其比表面积,影响其氧化物的还原温度;650~1 000℃范围内,NiMgAl的催化能力相对较差,CH_4,CO_2的转化率均相对最低;添加Mo的NiMgAl-Mo催化剂能提高CH_4及CO_2转化率;而同时添加Mo,Ce的NiMgAl-MoCe催化剂能显著提升CH_4的转化率,但对CO_2的转化却有一定抑制作用。     

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。     

载体盐助分散Ni/Al_2O_3催化剂上甲烷部分氧化制合成气

用 TPR、TPD、TPMC(程序升温甲烷解离积炭 )和活性评价等方法研究载体盐助分散浸渍法与普通浸渍法制备的 Ni基催化剂对 CH4 部分氧化制合成气性能的影响 ,结果表明载体盐助分散浸渍法制备的催化剂其 Ni- O- Al间作用较强 ,分散度增加 2 6 % ,抗积炭能力增加 4 .4倍 .     

担载型镍催化剂上CH_4/CO_2重整反应的研究Ⅰ.CaO-Fe_2O_3双金属氧化物助剂的研究

采用固定床流动反应装置及ＴＰＲ等技术考察了ＣａＯ、Ｆｅ２Ｏ３及ＣａＯ－Ｆｅ２Ｏ３等氧化物助剂对Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３催化剂的ＣＨ４／ＣＯ２重整反应制合成气的催化活性和抗积炭性能的影响,结果表明,含ＣａＯ－Ｆｅ２Ｏ３助剂的催化剂能最有效地抑制积炭,同时考察了反应温度、原料气配比及空速对催化剂性能的影响     

制备方法对NiO/γ-Al2O3催化剂重整活性的影响

利用固定床流动反应装置,研究了NiO/γ-Al2O3催化剂的制备方法对CH4与CO2转化制合成气催化活性的影响.在本实验条件下,采用浸渍法和焙烧温度为400℃制备的NiO/γ-Al2O3(w=0.113)催化剂,在反应温度为750C和空速为2500h-1下,对CH4和CO2重整反应会显示良好的催化活性.本文还对催化剂抗积炭性能作初步讨论.     

制备方法对NiO/γ-Al2O3催化剂重整活性的影响

利用固定床流动反应装置,研究了NiO/γ-Al2O3催化剂的制备方法对CH4与CO2转化制合成气催化活性的影响.在本实验条件下,采用浸渍法和焙烧温度为400℃制备的NiO/γ-Al2O3(w=0.113)催化剂,在反应温度为750C和空速为2500h-1下,对CH4和CO2重整反应会显示良好的催化活性.本文还对催化剂抗积炭性能作初步讨论.     

铈锆改性镍基催化剂制备及其甲烷三重整性能

文章采用共沉淀法制得铈、锆掺杂氧化铝载体,以浸渍法负载活性组分镍得到Ni/CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂,改善了CH4三重整反应的活性和稳定性。用EDS、XRD、BET、H2-TPR分别表征催化剂的组成、物相、比表面积和还原活性。考察了原料气组成n(CH4)∶n(CO2)∶n(H2O)∶n(O2)=1∶0.5∶0.5∶0.1时,催化剂在750℃、0.1MPa下对CH4三重整的稳定性及积碳性能。结果表明:ZrO2掺杂提高了催化剂的活性和稳定性;CeO2掺杂降低了Ni基催化剂的还原活化温度,且催化剂的稳定性更好;Al/Zr、Ce/Al的原子比分别为8和0.015的10%Ni/CeO2-ZrO2-Al2O3对CH4三重整的性能最好;反应100h后,催化剂的CH4转化率仍然大于87%,CO2转化率大于89%,积碳量仅为3.8%,催化剂的使用寿命大为延长。     

La2O3-Ni/MgAl2O4催化剂的抗积炭性能研究

采用脉冲反应和程序升温氧化反应考察了Ni/MgAl2O4和La2O3-Ni/MgAl2O4催化剂上CD歧化和甲烷催化分解的程度.结果表明,在相同处理条件下,Ni/MgAl2O4催化剂上CD的歧化程度远高于La2O3-Ni/MgAl2O4催化剂,Ni/MgAl2O4催化剂上甲烷分解产生的积炭量是La2O3-Ni/MgAl2O4催化剂上的4.28倍.利用甲烷处理La2O3-Ni/MgAl2O4催化剂后,其X光电子能谱(XPS)的C1s谱中NixC的结合能比Ni/MgAl2O4催化剂高.这证实了催化剂中较高正价态镧的存在,使得还原态催化剂的金属镍表面电子向镧上迁移;还原态金属粒子电子浓度降低,使得催化剂上CO歧化和甲烷分解反应的速率降低,从而使催化剂表现出较强的抗积炭能力.     

La2O3—Ni／MgAl2O4催化剂的抗积炭性能研究

采用脉冲反应和程序升温氧化反应考察了Ni/MgAl2O4和La2O3-Ni/MgAl2O4催化剂上CO歧化和甲烷催化分解的程度。结果表明,在相同处理条件下,Ni/MgAl2O4催化上CO的歧化程度远高于La2O3-Ni/MgAl2O4催化剂,Ni/MgAl2O4催化剂上甲烷分解产生的积炭量是La2O3-Ni/MgAl2O4催化剂上的4．28倍。利用甲烷处理La2O3-Ni/MgAl2O4催化上,其X光电子能谱（XPS）的C1s谱中的NixC的结合能比Ni/MgAl2O4催化剂高。这证实了催化上中较高正价态镧的存在,使得还原态催化剂的金属镍表面电子向镧上迁移;还原态金属粒子电子浓度降低,使得催化剂上CO歧化和甲烷分解反应的速率降低,从而使催化剂表现出较强的抗积炭能力。     

膜反应器中甲烷催化部分氧化制合成气Ni/ZrO2积炭的研究

考察了YBCO(YBa2Cu3O7-x)透氧膜反应器中Ni/ZrO2催化剂催化氧化CH4制合成气时催化剂的积炭行为.结果表明,积炭速率随温度升高而增加,根据积炭反应平衡常数,积炭主要是甲烷分解积炭所导致.由SEM图可以观察到,温度为850~875℃时,积炭的形状主要是丝状炭,而900℃时积炭的形状为包容炭,包容炭对催化剂活性有较大影响.     

纳米BaTiO3负载Ni基催化剂在CO2重整CH4制合成气反应中催化活性的研究

通过溶胶-凝胶法制备的纳米Ni/BaTiO3,并把浸渍Ni所得的Ni/BaTiO3催化剂用于CO2重整CH4制合成气的反应,研究表明,此两种催化剂对反应均具有高活性.通过研究焙烧温度、还原温度、反应温度和制备方法对催化反应活性的影响,发现焙烧温度、还原温度对反应活性影响不大,但用溶胶-凝胶法制备的Ni/BaTiO3催化剂催化活性比浸渍法制备的要高.     

纳米BaTiO3负载Ni基催化剂在CO2重整CH4制合成气反应中催化活性的研究

通过溶胶—凝胶法制备的纳米Ni／BaTiO3，并把浸渍Ni所得的：Ni／BaTiO3催化剂用于CO2重整CH4制合成气的反应，研究表明，此两种催化剂对反应均具有高活性。通过研究焙烧温度、还原温度、反应温度和制备方法对催化反应活性的影响，发现焙烧温度、还原温度对反应活性影响不大，但用溶胶—凝胶法制备的Ni／BaTiO3催化剂催化活性比浸渍法制备的要高。     

六铝酸盐CaNiAl11O19-δ的合成及催化性能

通过高温焙烧硝酸盐分解法 ,以 Ni为活性组分制备磁铅石型六铝酸盐复合氧化物Ca Ni Al11O19-δ催化剂 ,并用 XRD,XPS,TPR和 TGA等对催化剂的结构和性质进行考察 .结果表明 ,六铝酸盐 Ca Ni Al11O19-δ对二氧化碳重整甲烷制合成气反应具有较高的催化活性和稳定性 ,在 780℃连续反应 1 8h,CH4 和 CO2 转化率分别保持在 93.4%和 91 .2 %以上 ,催化剂积炭量仅为 1 .61 8% ,没有发现高温烧结和因少量积炭而失活现象     

甲烷临氧二氧化碳重整制合成气研究--流化床与固定床作用对比研究

采用碱土金属氧化物MgO和稀土金属氧化物CeO2修饰工业微球硅胶,并以此作载体负载镍活性组分.分别在流化床和固定床反应器中考察了该催化剂对甲烷临氧CO2重整制合成气反应的催化性能及稳定性.结果表明,MgO、CeO2修饰SiO2后有助于镍的分散,载体表面的酸性降低有助于减少积炭.两种反应器的反应结果对比表明,流化床内的催化剂颗粒始终处于氧化-还原循环之中,有助于消除催化剂床层热点和消除积炭,是适合甲烷临氧直接转化制合成气的反应器.     

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.     

CH_4,CO_2催化氧化制合成气催化剂的性能研究

通过对催化剂稳定性的考察并结合表征结果 ,研究了稀土Ce的添加对催化剂稳定性的影响以及催化剂失活的原因 .结果表明 ,稀土Ce在反应过程中存在着部分还原的变价过程 (Ce4 + →Ce3 + -e) ,其结果不但有效地抑制了催化剂的积炭 ,而且也阻滞了γ Al2 O3 在高温、水蒸气存在的反应条件下的相转移过程 ,增强了催化剂抗烧结能力 ,减少了催化剂表面积的损失 ,显著地提高了催化剂的稳定性 .BET ,XPS表征显示 ,经过较长时间反应的Ni Ce/Al2 O3 催化剂 ,其孔径分布的变化以及活性物种Ni和助剂Ce向体相的迁移或流失 ,有可能是造成该类催化剂活性逐步下降的主要原因     

助剂钾对Ni/Al2O3催化转化焦油模型化合物的影响研究

以甲苯为焦油模型化合物,分别以KCl,K2CO3为前驱体,考察了助剂钾对Ni/Al2O3催化剂催化转化反应性能的影响.实验结果表明：添加助剂钾可以降低镍基催化剂表面酸性,有效改善催化剂的活性,但在催化剂煅烧过程中钾离子不能与载体形成晶石结构,在反应过程中容易流失.KCl和K2CO3均具有较好的抗积炭性能,但由于K2CO3属于强碱性物质,催化剂负载后容易因吸水硬度降低.     

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。     

钼、稀土对镍基甲烷化催化剂性能的调变

由浸渍法和沉淀法制备了两个系列的Ni/γ－Al2O3甲烷化催化剂,应用程序升温还原（TPR）对催化剂进行了表征,测定了催化剂的CO四烷化活性及抗硫性,考察了Mo及稀土（La、Ce)助剂对不同方法制备的Ni基甲烷化催化剂的活性、抗硫性和表面结构的影响,结果表明,Mo助剂的加入对两种方法制备的Ni基催化剂的甲烷化活性、选择性及抗硫性都有所促进：Ni基催化剂中加入10％Mo助剂,程序升温还原过程中还原速度最快,具有最佳的甲烷化选择性;Ni基甲烷化催化剂的抗硫性随助剂Mo含量的增加而增强;沉淀法制备的催化剂的抗硫性能更佳;稀土（La、Ce）助剂的加入对甲烷化活性没有显影响,但对抗硫性能有一定的改善。