学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

复合载体上Ni基催化剂的制备及催化性能的研究

作　者: 韩佃钧
导　师: 杨民
学　校: 大连交通大学
专　业: 环境科学
关键词: Ni基催化剂甲烷二氧化碳重整载体助剂脉冲反应
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 9次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

甲烷二氧化碳重整反应是缓解温室效应现象的一种有效手段,而且对于填补能源缺口有着重要的意义。该反应所制得的合成气(H2、CO)能够进一步转化为化工产品,减少了生成成本,增加了经济效益。用于甲烷二氧化碳重整的催化剂多种多样,其中的贵金属型催化剂以催化活性高和积炭少著称,但是由于贵金属昂贵的价格,以及资源储量有限等多方面的综合考虑,本文选择非贵金属Ni作为催化剂活性组分,旨在通过催化剂中载体的选择、催化剂制备方法的比较以及助剂的掺入等多方面,改善Ni基催化剂催化性能和稳定性。在实验中制备了一系列MgO-ZrO2复合氧化物载体,经过检测得到沉淀法制备的载体-3MgO-ZrO2-C无论从形貌还是颗粒大小等方面都比其他载体要小,其制备条件为：Mg(NO3)2与ZrOC12水溶液以n(Mg):n(Zr)=3:1混合,以氨水为沉淀剂,在PH≈10,恒温水浴373K下充分搅拌,将生成的沉淀物真空抽滤后于383K烘干12h,873K焙烧3h。制得的载体颗粒形状规整,呈长条状,颗粒大小均匀,平均粒径可以达到33.5nm。以浸渍法制备的载体为原料制备的Ni基催化剂中,以n(Mg):n(Zr)=1:1的10%Ni/1MgO-ZrO2-J催化剂催化活性最高；而以沉淀法制备的载体为原料制得的Ni基催化剂中,以n(Mg):n(Zr)=3:1的10%Ni/3MgO-ZrO2-C催化剂催化活性为最佳,而且两者相比较10%Ni/3MgO-ZrO2-C的催化性能尤胜于10%Ni/1MgO-ZrO2-J。确定了最佳的Ni负载量为10%,而且在催化剂制备过程中添加了助剂La。通过实验确定了先浸渍Ni后浸渍La的浸渍顺序为最佳,制得的催化剂10%Ni-3%La/3MgO-ZrO2-J比10%Ni/3MgO-ZrO2-J的催化活性提高了,这是由于La助剂的添加提升了活性组分Ni与载体的相互作用,使得催化剂反应的活性中心数目增加。对催化剂10%Ni/3MgO-ZrO2-C和10%Ni/1MgO-ZrO2-J进行脉冲实验,通过改变脉冲气体的顺序进行了CH4→CO2→CH4交替脉冲实验、CO2→CH4→CO2交替脉冲实验,经过实验数据分析得到：甲烷裂解反应在脉冲实验中表现出很高的活性,CO2与甲烷裂解反应产生的积炭发生了消炭反应进一步加大了CO的产生量。10%Ni/3MgO-ZrO2-C催化剂上有更强的金属Ni与载体相互作用,其载体能提供更多的氧空位,导致生成的H2与CO量都高于10%Ni/1MgO-ZrO2-J。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章文献综述  11-31
  1.1 引言  11-12
  1.2 二氧化碳资源与利用  12
  1.3 甲烷利用的主要途径  12-14
    1.3.1 直接转化法  12-13
    1.3.2 间接转化法  13-14
  1.4 甲烷重整制合成气的主要途径  14-18
    1.4.1 甲烷水蒸气重整  14-15
    1.4.2 甲烷部分氧化  15-16
    1.4.3 甲烷自热重整  16
    1.4.4 甲烷二氧化碳重整  16-18
  1.5 甲烷二氧化碳重整途径的研究进展  18-30
    1.5.1 甲烷二氧化碳重整的热力学探索  18-20
    1.5.2 甲烷二氧化碳重整途径的反应机理研究  20-22
    1.5.3 甲烷二氧化碳重整反应途径的反应动力学研究  22-23
    1.5.4 甲烷二氧化碳重整途径的催化剂  23
    1.5.5 活性组分  23-26
    1.5.6 载体  26-28
    1.5.7 助剂  28-30
  1.6 MgO-ZrO_2复合载体  30-31
第二章实验部分  31-39
  2.1 引言  31
  2.2 实验原料及仪器  31-32
    2.2.1 实验用化学制品  31-32
    2.2.2 实验设备  32
  2.3 实验方法  32-38
    2.3.1 载体与催化剂制备  32-33
    2.3.2 催化剂活性评价测试方法  33-36
    2.3.3 H_2-TPR实验装置及流程图  36-37
    2.3.4 脉冲反应实验装置及流程图  37-38
  2.4 催化剂表征  38
    2.4.1 X射线衍射分析(XRD)  38
    2.4.2 扫描电镜分析(SEM)  38
    2.4.3 H_2程序升温还原(H_2-TPR)  38
    2.4.4 比表面积及孔径结构测定(BET)  38
  本章小结  38-39
第三章载体的研究—MgO-ZrO_2复合载体的制备和表征  39-48
  3.1 引言  39
  3.2 浸渍法与沉淀法制备MgO-ZrO_2复合载体  39-40
  3.3 浸渍法制备MgO-ZrO_2复合氧化物载体的合适条件  40-43
    3.3.1 不同前驱体制备的MgO粉末对MgO-ZrO_2氧化物载体的影响  40-41
    3.3.2 镁与锆的不同摩尔比例对制备MgO-ZrO_2载体的影响  41-43
  3.4 沉淀法制备MgO-ZrO_2复合氧化物载体的优化条件  43-47
    3.4.1 不同镁与锆摩尔比例对制备MgO-ZrO_2载体的影响  43-45
    3.4.2 不同沉淀剂对合成MgO-ZrO_2复合氧化物载体的影响  45-47
    3.4.3 焙烧温度对合成MgO-ZrO_2复合氧化物载体的影响  47
  本章小结  47-48
第四章 Ni/MgO-ZrO_2催化剂在CH4-CO_2重整反应中催化性能的研究  48-69
  4.1 引言  48
  4.2 催化剂的制备  48-49
  4.3 催化剂表征  49
  4.4 催化剂催化性能评价  49-50
  4.5 以浸渍法制备载体合成的催化剂催化性能的研究  50-56
    4.5.1 浸渍法催化剂的催化活性评价  50-52
    4.5.2 浸渍法制备催化剂的形貌  52-53
    4.5.3 浸渍法制备催化剂的XRD分析  53-54
    4.5.4 浸渍法制备催化剂的H_2-TPR分析  54-56
  4.6 以沉淀法制备载体合成的催化剂催化性能的研究  56-63
    4.6.1 沉淀法催化剂的催化活性评价  56-59
    4.6.2 沉淀法制备催化剂的形貌  59-60
    4.6.3 沉淀法制备催化剂的XRD分析  60-61
    4.6.4 沉淀法制备催化剂的H_2-TPR分析  61-62
    4.6.5 沉淀法制备催化剂反应前后XRD分析  62-63
  4.7 两类催化剂的比较  63-67
  本章小结  67-69
第五章改性后Ni基催化剂上甲烷二氧化碳重整反应的研究  69-82
  5.1 引言  69
  5.2 催化剂的制备  69-71
  5.3 催化剂表征与活性评价  71
  5.4 不同Ni负载量对催化剂催化活性的影响  71-73
  5.5 不同沉淀剂制备的载体对催化剂催化活性的影响  73-77
  5.6 添加助剂后催化剂催化性能的变化  77-81
  本章小结  81-82
第六章 Ni基催化剂上甲烷二氧化碳重整反应的脉冲实验  82-87
  6.1 引言  82
  6.2 实验部分  82
    6.2.1 催化剂制备  82
    6.2.2 催化剂脉冲反应结果评价  82
  6.3 结果与讨论  82-86
    6.3.1 CH_4→CO_2→CH_4交替脉冲实验  82-84
    6.3.2 CO_2→CH_4→CO_2交替脉冲实验  84-86
  本章小结  86-87
结论  87-89
参考文献  89-95
攻读硕士学位期间发表的学术论文  95-96
致谢  96

复合载体上Ni基催化剂的制备及催化性能的研究

内容摘要

全文目录

相似论文