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.     

低温催化裂解烷烃法制备碳纳米管

实验发现，甲烷可在较低温度（７２３Ｋ）下，在一种Ｎｉ催化剂上分解生成碳纳米管．透射电镜测试结果显示，通过此法制得的碳纤维几乎都具有管状结构．碳纳米管的外径，管长及产率明显地受催化剂的结构、性能，反应温度和原料气流速所支配．将所制得的产物浸泡在稀硝酸溶液中，溶去催化剂颗粒，经水洗，并于４７３Ｋ温度下烘干，可达到将碳纳米管产物与催化剂分离、纯化的目的．     

CH4在Ni-Mg-O催化剂上裂解生长碳纳米管的本征动力学

考察甲烷在Ni0.5Mg0.5O催化剂上裂解生长碳纳米管(CNT)的本征动力学.在常压,540～640℃,GHSV=(2.0～9.0)×104mLh-1g catal-1.反应条件下,测得甲烷裂解转化率随反应温度、接触时间的变化,运用最小二乘法拟合求算出反应速率,进而建立反应动力学方程的幂函数模型,求得甲烷和氢气的反应级数分别为1.32和-1.41,反应活化能Ea为172kJmol-1,并根据实验数据验证了甲烷在Ni基催化剂上吸附、解离、脱氢的机理模型.     

催化裂解法制备大孔径碳纳米管

Ni-Cu-Al催化剂中加入少量碳酸钠,催化裂解甲烷制备了大孔径碳纳米管,碳纳米管的产量为2.4g/g.cat。用这种方法制备的碳纳米管的内径约为20 nm~60 nm,外径约为40 nm~80nm。用扫描电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)研究了碳纳米管的形貌和微结构。分析结果表明:用这种方法制备的碳纳米管不仅内径较大而且石墨化程度较高。碳酸钠的加入引起了甲烷转化率和碳产率的轻微下降。实验结果表明:碳酸钠是一种温和的毒物,它能影响Ni-Cu-Al催化剂的催化活性,导致大孔径碳纳米管的生成。文中还讨论了大孔径碳纳米管的生长机理。     

担载型镍基催化剂上甲烷二氧化碳重整反应机理的研究

采用TPSR、TPD和脉冲反应等方法对担载型镍基催化剂上甲烷二氧化碳重整反应过程中二者的吸附和解离行为进行了详尽的研究．结果表明：CH4在镍基催化剂表面被吸附时至少可解离为三种表面碳物种——Cα、Cβ和Cγ．其中完全脱氢的Cα物种是活泼的反应中间体，而石墨态的Cγ物种则可能是造成催化剂积碳的前身物．高温下部分脱氢的Cβ物种可与H2或CO2反应生成CH或CO．另一方面，CO2仅在该催化剂表面发生弱吸附且只形成一种吸附态．在此基础上推测出甲烷二氧化碳重整反应的协同作用机理．     

助剂改性镍铈负载橄榄石焦油裂解催化剂的研究

以镍为活性组分,二氧化铈为助催化剂,橄榄石为载体研究了橄榄石负载镍催化剂的催化性能,实验还考察了不同助剂(Cu,Fe,Mg)的添加对催化剂活性的影响,结果表明,Cu,Fe,Mg都能提高Ce-Ni/Olivine催化剂焦油裂解活性和燃气质量,其中Cu效果最佳.     

氮化氧化铈负载镍基催化剂催化甲烷二氧化碳重整反应性能研究

水热法合成的棒状CeO2载体(CeO2-R)经过高温NH3氮化,得到了氮化的CeO2载体(N-CeO2-R).采用满孔浸渍法浸渍活性金属Ni,通过XRD、TEM、XPS和H2-TPR等表征手段,研究了载体及催化剂结构.结果表明:棒状CeO2载体在氮化前后,其形貌基本保持不变,同时载体中部分O原子被N原子取代,H2-TP...     

螺旋形碳纳米管

用含铈的催化剂（Ce/Fe,Ce/Co和Ce/Ni)催化裂解CH4合成了螺旋形碳纳米管，而用不含铈的催化剂（Mg/Fe,Mg/Co和Mg/Ni)制备的碳纳米管没有出现螺旋形。结果表明，催化剂中的Ce对螺旋形碳纳米管的生成起了重要作用。     

CO2对非负载型镍催化剂甲烷裂解性能的影响研究

采用沉淀法分别以乙醇洗涤和以乙醇洗涤后再以水洗涤氢氧化镍,焙烧制备了不同形貌非负载型镍催化剂,对催化剂进行了X射线衍射(XRD)表征,分析了催化剂暴露的晶面,考察了CO₂对该催化剂CH₄裂解性能的影响。结果表明：反应气氛中引入~8% (vol)的CO₂可显著提高Ni-et的甲烷裂解性能,同时也可小幅提高Ni-etwt的甲烷裂解性能,适量CO₂的存在可阻止活性较低的非负载型镍的活性位在反应过程中被产物碳包裹,从而有效提高其活性;活性较高的Ni-etwt催化剂不易因被产物碳包裹而失活,使CO₂对其裂解活性影响较小;当CO₂含量较高(~50%)时,CO₂的存在会使更多反应掉的CH₄不能全部转化为碳纳米材料和氢气,降低甲烷裂解的选择性,因此,过高含量的CO₂不利于催化剂催化甲烷裂解制氢和碳纳米材料。     

酸性条件下多壁碳纳米管负载铁基催化氧化甲烷性能

寻求绿色、安全且低能耗的转化技术是实现甲烷转化和利用的关键.采用浸渍法制备了多壁碳纳米管负载铁基的复合催化剂(Fe/MWCNTs),通过比表面积测试法(Brunauer-Emmett-Teller,BET)、X射线光电子能谱技术(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、X射线衍射(X...     

新型甲烷燃烧催化剂的制备及性能研究

NiO/SnO2-ZrO2是一种优良的甲烷燃烧非贵金属催化剂，它具有高活性及稳定性，完全燃烧温度低于700℃，且燃烧过程中无CO产生，通过对其制备参数的考察，发现NiO对催化剂的活性及稳定性影响最大，适当含量的SnO2有利于提高催化剂的稳定性。     

Preparation of double-walled carbon nanotubes

Double-walled carbon nanotubes were prepared using the floating chemical vapor deposition with methane as carbon source and adding small amount of sulfur into the ferrocene catalyst. The optimized technological parameters are: the reaction temperature is 1200℃; the catalyst vapor temperature is 80℃; the flow rate of argon is 2000 SCCM; the flow rate of methane is 5 SCCM. The purified DWNTs under these optimized technological parameters have high purity above 90 wt%.     

稀土元素修饰催化剂对碳纳米管生长的影响

在催化裂解乙烯生长碳纳米管时，在将稀土元素加入过渡金属催化剂可使合成碳纳米管的温度降至560℃，在稀土元素影响温区（＜600℃），内，碳纳米管的产率可提高约250％，合成的碳纳米管直径随温度变化的测试表明，在反应温度为560℃时直径最小，约为10nm以下，且非晶碳颗粒最少。     

铜锰负载型堇青石整体催化剂表面低浓度甲烷催化燃烧本征动力学研究

采用等温积分反应器,在常压、600~700℃和甲烷体积分数0.1%~1%的条件下,对国产铜锰负载型堇青石整体催化剂上低浓度甲烷催化燃烧本征动力学特性进行了系统的实验研究。以单纯形法对动力学实验数据进行最优化参数估计,建立了低浓度甲烷催化燃烧双曲型本征动力学模型,数理统计和残差分布检验结果表明,所建模型与实验结果良好相容,是适宜和可信的。     

流化床上甲烷催化转化制合成气Ni/SiO2催化剂性能研究

考察了流化床上Ni／SiO2催化剂对甲烷部分氧化和甲烷二氧化碳重整耦合反应的催化性能．研究了Ni负载量，反应温度、预还原温度对催化性能的影响．结果表明，镍基催化剂具有很高的初活性，但是在线反应6h后催化剂很快失活．TG、XRD和TEM分析结果显示高温下镍晶粒的聚集长大是催化剂活性显著下降的主要原因．     

Sr_2Fe_(1-x)Mg_xMoO_6复合氧化物的甲烷催化燃烧性能研究

采用溶胶凝胶法制备了双钙钛矿结构Sr2Fe1-xMgxMoO6系列氧化物,通过XRD、BET、XPS、TG等手段对催化材料进行了物性表征;以甲烷纯氧燃烧为目标反应,研究了Mg离子对Fe离子进行掺杂替代对催化材料性能的影响.结果表明:Sr2Fe1-xMgxMoO6主要有两个阶段的失重过程,分别与吸附态氧和晶格氧的失去有关;Mg2+掺杂导致B位有序度的提高,对催化活性不利.     

Ni-Ce/Al2O3催化剂上CH4、CO2和O2催化重整制合成气

采用TG、TPR、XRD、XPS等多种手段对Ni-Ce/Al2O3催化剂进行了研究，考察了催化剂的制备方法及预处理条件等对催化剂性能的影响。结果，较佳的催化剂焙烧温度为780℃，还原温度为775℃、在浸渍法制备的催化剂中，Ni物种主要以NiAl2O4尖晶石的形成存在，而共沉淀法制备催化剂的表面则存在着较多的氧化镍，镍铝尖晶石的晶型结构较差，晶粒细小，在反应过程中可合部被还原成具有催化活性的金属镍物，从而使该催化剂在反应中表现出较好的催化活性。     

助剂种类对Co-Cr系多元催化剂制备碳纳米管的影响

为实现基于现有工业燃烧炉直接生长不同形态的碳纳米管,深入研究催化剂在火焰法制备碳纳米管中的作用机理具有重要的意义。以Co为活性组分、Cr为分散剂,采用浸渍法制备催化剂,研究Fe、Ni、Mo、Zn、Zr、V、W等助剂的添加对催化剂及碳纳米管性质的影响。利用扫描电子显微镜-能谱仪表征合成产物的形貌及含碳量,分析不同助剂对催化剂活性及碳纳米管形态的影响;运用X射线衍射仪、N₂吸附脱附及氢气程序升温还原表征不同催化剂的物理及化学性质,分析助剂对催化剂性质的作用机理。结果表明：添加Fe、V或Mo的催化剂都能够形成大量的簇状碳纳米管,Zn和Zr为助剂时催化剂无法生成碳纳米管;Cr与活性金属形成混合氧化物,作为结构促进剂,起到分散活性金属的作用;助剂通过改变混合氧化物与活性金属氧化物的比例,影响催化剂的活性;Fe、V和Mo的添加使得活性金属氧化物增加,提高了催化剂的还原活性,而适量混合氧化物起到的分散作用有利于形成生长碳纳米管的催化剂颗粒,从而促进碳纳米管簇的形成。     

Different effects of substrates on the morphologies of single-walled carbon nanotubes

In this work, different effects of substrates on the morphologies of single-walled carbon nanotubes （SWNTs） are studied. SWNTs were produced by floating catalytic chemical vapor deposition using CH4 as carbon source gas and Ar as carrier gas. Then the SWNTs were deposited on lithography-patterned different substrates. The as-grown SWNTs at the boundaries between SiO2 and metal were characterized by scanning electron microscopy, atomic force spectroscopy and Raman spectroscopy. It is found that SWNTs deposited on low-conductivity substrates trend to have curved morphologies and some of them form rings, while SWNTs deposited on metal sub- strates remain straight and orientated. The mechanism of these effects was also discussed, which is closely related to the thermal conductivities and the principle of energy dissipation.