本文關(guān)鍵詞：甲烷二氧化碳催化重整制合成氣Ni基催化劑的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：甲烷二氧化碳催化重整制合成氣過程具有重要的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益,近年來,已引起人們的廣泛關(guān)注。實(shí)現(xiàn)這一重整過程的關(guān)鍵是制備活性好、穩(wěn)定性強(qiáng)的催化劑。貴金屬資源有限,且其價(jià)格昂貴,不適合用于工業(yè)生產(chǎn)中的開發(fā)研究,因此,非貴金屬催化劑尤其是鎳基催化劑是當(dāng)前開發(fā)研究重整反應(yīng)催化劑的熱點(diǎn)。本課題是在前人研究工作的基礎(chǔ)之上制備催化反應(yīng)性能好、抗積碳性能優(yōu)越的鎳基催化劑,通過對(duì)催化劑的活性組分與載體進(jìn)行改性以及摻雜助劑考察其在甲烷二氧化碳催化重整反應(yīng)中的性能。 本課題首先采用共沉淀法制備了Mg-Al-LDHs,并以此為載體采用等體積浸漬法負(fù)載活性組分Ni,得到Ni/Mg-Al-LDO催化劑。運(yùn)用XRD、BET、TPR等表征方法對(duì)催化劑進(jìn)行檢測(cè),得到結(jié)論：Ni是以NiO和NiAl2O4的形式負(fù)載在Mg-Al-LDHs上；隨著Ni負(fù)載量的增加,Ni基催化劑的比表面積降低；10%Ni/Mg-Al-LDO催化劑存在兩個(gè)還原溫度分別是395℃和800℃。并考察了Ni/Mg-Al-LDO催化劑在甲烷二氧化碳催化重整反應(yīng)中的性能,500℃是較為適宜的焙燒溫度,經(jīng)過500℃焙燒的10%Ni/Mg-Al-LDO催化劑在n(CH4):n(CO2)=1:1, V(CH4)=15ml/min, GHSV=36000ml·gcat-1h-1,反應(yīng)壓力為0.1MPa,反應(yīng)溫度為700℃的條件下表現(xiàn)出相對(duì)較好的催化活性,CO2和CH4的轉(zhuǎn)化率分別為84.5%、82.1%,H2和CO的選擇性分別可達(dá)到80.9%、89.0%,H2/CO的值為0.90,催化劑的積碳量達(dá)到26.38%。 其次,在10%Ni/Mg-Al-LDO催化劑中摻雜Co進(jìn)行改性研究,運(yùn)用XRD、BET、TPR等表征方法對(duì)改性催化劑進(jìn)行檢測(cè),得到結(jié)論：金屬Co很好地分散在催化劑表面；Co的摻雜減小了Ni的晶粒尺寸大��；當(dāng)Co的摻雜量為6%時(shí)催化劑的比表面積最大,達(dá)到242.3m2/g。并考察了摻雜Co改性的Ni/Mg-Al-LDO催化劑在甲烷二氧化碳催化重整反應(yīng)中的性能,當(dāng)Co的摻雜量為6%時(shí),CO2和CH4的轉(zhuǎn)化率分別為93.9%、87.4%,H2和CO的選擇性分別可達(dá)到90.4%、96.2%,H2/CO的值為0.93,催化劑的積碳量為17.62%。 第三,在10%Ni/Mg-Al-LDO催化劑中添加助劑Ce02進(jìn)行改性研究發(fā)現(xiàn),添加助劑Ce02有助于提高催化劑的比表面積,且當(dāng)CeO2的摻雜量為8%時(shí)催化劑的比表面積最大,達(dá)到265.8m2/g,同時(shí)添加Ce02還可以降低10%Ni/Mg-Al-LDO催化劑還原溫度�？疾焯砑又鷦〤eO2改性后的鎳基催化劑在甲烷二氧化碳重整反應(yīng)中的性能,得出結(jié)論：當(dāng)CeO2的摻雜量為8%時(shí),CO2和CH4的轉(zhuǎn)化率分別為95.6%、92.0%,H2和CO的選擇性分別可達(dá)到94.2%、98.1%,H2/CO的值為0.96,催化劑的積碳量為12.29%,大大提高了催化劑的活性與穩(wěn)定性。 第四,在載體4g-Al-LDHs中添加K得到K/MgAlO,并以K/MgAlO為載體制備Ni-K/MgAlO催化劑,對(duì)K/MgAlO和Ni-K/MgAlO進(jìn)行檢測(cè),K是以高度分散的形式存在于MgAlO的表面,同時(shí)由于K的添加使得K/MgAlO的比表面積相對(duì)于MgAlO有所增加。K的摻雜量為8%時(shí)的Ni-K/MgAlO催化劑存在兩個(gè)還原溫度分別是512℃和734℃�？疾炝薔i-K/MgAlO在重整反應(yīng)中的催化反應(yīng)性能,K負(fù)載量為8%的Ni-K/MgAlO催化劑表現(xiàn)出最佳的反應(yīng)性能,CO2和CH4的轉(zhuǎn)化率分別為94.6%、93.2%,H2和CO的選擇性分別可達(dá)到94.6%、98.5%,H2/CO的值為0.96。
【關(guān)鍵詞】：甲烷 二氧化碳 催化重整 鎳基催化劑 積碳
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE665.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 圖目錄15-16
• 表目錄16-17
• 1 緒論17-33
• 1.1 本課題的研究背景17-18
• 1.1.1 甲烷的化工利用17
• 1.1.2 二氧化碳的化工利用17-18
• 1.2 甲烷重整制合成氣的工藝路線18-20
• 1.2.1 甲烷水蒸氣重整18
• 1.2.2 甲烷二氧化碳重整18-19
• 1.2.3 甲烷部分氧化重整19
• 1.2.4 甲烷三重整19-20
• 1.3 甲烷二氧化碳重整反應(yīng)催化劑的研究20-24
• 1.3.1 催化劑的活性中心20-21
• 1.3.2 催化劑的載體21-23
• 1.3.3 助劑對(duì)催化劑的影響23-24
• 1.4 制備方法對(duì)催化劑的影響24-25
• 1.5 甲烷二氧化碳催化重整反應(yīng)的研究進(jìn)展25-28
• 1.5.1 甲烷二氧化碳催化重整反應(yīng)的熱力學(xué)研究25-26
• 1.5.2 甲烷二氧化碳催化重整反應(yīng)機(jī)理26-28
• 1.6 甲烷二氧化碳重整用催化劑的失活研究28-29
• 1.7 水滑石的簡介29-32
• 1.7.1 水滑石的結(jié)構(gòu)29-30
• 1.7.2 水滑石的性質(zhì)30-31
• 1.7.3 水滑石的應(yīng)用31-32
• 1.7.4 水滑石的制備方法32
• 1.8 本課題的主要研究內(nèi)容32-33
• 2 實(shí)驗(yàn)部分33-41
• 2.1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)試劑及主要的儀器設(shè)備33-34
• 2.2 載體的制備34
• 2.3 催化劑的制備34-36
• 2.3.1 載體吸水率的測(cè)定35
• 2.3.2 不同焙燒溫度Ni基催化劑的制備35
• 2.3.3 不同Ni負(fù)載量的Ni基催化劑的制備35-36
• 2.3.4 摻雜Co改性Ni基催化劑的制備36
• 2.3.5 摻雜CeO_2改性Ni基催化劑的制備36
• 2.3.6 摻雜K改性載體及其Ni基催化劑的制備36
• 2.4 催化劑的表征36-37
• 2.4.1 物相分析(XRD)36-37
• 2.4.2 形貌分析(SEM)37
• 2.4.3 比表面積與孔結(jié)構(gòu)(BET)37
• 2.4.4 程序升溫還原(H_2-TPR)37
• 2.5 熱重分析(TG)37-38
• 2.6 催化劑的活性評(píng)價(jià)38-41
• 2.6.1 活性評(píng)價(jià)裝置及原理38-39
• 2.6.2 數(shù)據(jù)處理方法39-41
• 3 甲烷二氧化碳重整Ni基催化劑的性能41-53
• 3.1 催化劑載體的性能表征41-42
• 3.1.1 載體的XRD物相表征41
• 3.1.2 載體的SEM形貌分析41-42
• 3.2 Ni基催化劑焙燒溫度的確定42-43
• 3.3 Ni基催化劑的性能表征43-47
• 3.3.1 Ni/Mg-Al-LDO催化劑的XRD表征43-45
• 3.3.2 Ni/Mg-Al-LDO催化劑的比表面積45-46
• 3.3.3 Ni/Mg-Al-LDO催化劑的H_2-TPR46
• 3.3.4 Ni/Mg-Al-LDO催化劑的TG分析46-47
• 3.4 Ni/Mg-Al-LDO催化劑的活性評(píng)價(jià)47-50
• 3.5 Ni/Mg-Al-LDO催化劑反應(yīng)后的積碳分析50-51
• 3.6 本章小結(jié)51-53
• 4 甲烷二氧化碳重整改性Ni基催化劑的性能53-69
• 4.1 Co改性Ni基催化劑的性能檢測(cè)53-60
• 4.1.1 Co改性Ni基催化劑的XRD表征53-54
• 4.1.2 Co改性Ni基催化劑的比表面積54-55
• 4.1.3 Co改性Ni基催化劑的H_2-TPR55-56
• 4.1.4 Co改性Ni基催化劑的活性評(píng)價(jià)56-59
• 4.1.5 Co改性Ni基催化劑反應(yīng)后的積碳分析59
• 4.1.6 小結(jié)59-60
• 4.2 CeO_2改性Ni基催化劑的性能檢測(cè)60-69
• 4.2.1 CeO_2改性Ni基催化劑的XRD表征60-62
• 4.2.2 CeO_2改性Ni基催化劑的SEM形貌分析62
• 4.2.3 CeO_2改性Ni基催化劑的比表面積62-63
• 4.2.4 CeO_2改性Ni基催化劑的H_2-TPR63-64
• 4.2.5 CeO_2改性Ni基催化劑的活性評(píng)價(jià)64-67
• 4.2.6 CeO_2改性Ni基催化劑反應(yīng)后的積碳分析67
• 4.2.7 小結(jié)67-69
• 5 甲烷二氧化碳重整改性載體及其Ni基催化劑的性能69-75
• 5.1 K/MgAlO的性能表征69-70
• 5.1.1 K/MgAlO的XRD物相表征69-70
• 5.1.2 K/MgAlO的BET比表面積70
• 5.2 Ni-K/MgAlO催化劑的性能表征70-72
• 5.2.1 Ni-K/MgAlO催化劑的H_2-TPR70-71
• 5.2.2 Ni-K/MgAlO催化劑的比表面積71-72
• 5.2.3 Ni/Mg-Al-LDO催化劑的TG分析72
• 5.3 Ni-K/MgAlO催化劑的活性評(píng)價(jià)72-73
• 5.4 Ni-K/MgAlO催化劑反應(yīng)后的積碳分析73-74
• 5.5 本章小結(jié)74-75
• 6 結(jié)論75-77
• 7 問題與展望77-79
• 7.1 存在的主要問題77
• 7.2 研究展望77-79
• 8 參考文獻(xiàn)79-85
• 致謝85-86
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果86

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：甲烷二氧化碳催化重整制合成氣Ni基催化劑的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：349015