本文關(guān)鍵詞：新型鎳基甲烷水蒸氣—二氧化碳雙重整催化劑的制備與性能研究

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【摘要】：甲烷經(jīng)水蒸氣-二氧化碳雙重整反應制合成氣反應同時利用了甲烷和二氧化碳這兩種主要的溫室氣體為原料,減輕環(huán)境負擔的同時,還可以通過與Ficher-Tropsch合成反應聯(lián)合來制備清潔人工燃料,以緩解能源危機。目前,甲烷重整催化劑包括貴金屬和非貴金屬催化劑。盡管貴金屬催化劑在催化活性與抗積碳失活方面有著巨大優(yōu)勢,但是,由于其價格昂貴、資源有限,限制了此類催化劑的發(fā)展和應用。非貴金屬Ni基催化劑具有和貴金屬催化劑可比的高的催化活性,且Ni基催化劑價格低廉、儲量豐富。這些優(yōu)點使得Ni基催化劑成為甲烷重整反應主要的研究方向。但是,Ni基催化劑存在積碳失活嚴重、高溫燒結(jié)等問題。因此,迫切需要開展新型抗積碳、抗燒結(jié)Ni基甲烷重整催化劑的研究。這對緩解石油能源危機和能源的多樣化具有重要意義。本論文研究了埃洛石衍生的硅鋁復合氧化物載體的制備溫度對擔載Ni催化劑性能的影響、ZrO2載體的礦化劑對Ni/ZrO2催化劑催化性能的影響以及Ni-Mo2C/ZrO2催化劑制備方法對Ni基催化劑甲烷雙重整催化性能的影響。并通過CO化學吸附、X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、透射電子顯微鏡(TEM)、H2程序升溫還原(H2-TPR)、N2物理吸附-脫附(BET)和熱重量分析(TGA)等多種表征手段來揭示催化劑的構(gòu)效關(guān)系。得到的主要研究結(jié)果如下：1)研究了天然埃洛石衍生的硅鋁復合氧化物(SA-H)載體的焙燒溫度對載鎳催化劑甲烷水蒸氣-二氧化碳雙重整催化性能的影響。發(fā)現(xiàn),1000℃焙燒制備的硅鋁納米棒載Ni催化劑具有高的Ni分散度,從而具有高的催化活性。強的金屬-載體相互作用提高了催化劑的抗積碳和抗燒結(jié)性能,從而具有高的催化穩(wěn)定性。2)研究了ZrO2載體礦化劑的種類和用量對載體紋理特征及其載鎳催化劑的特征和甲烷水蒸氣-二氧化碳雙重整反應催化性能的影響。發(fā)現(xiàn),適量乙酸鈉作為礦化劑制備的ZrO2載體擔載的催化劑Ni/ZrO2(SAc0.5),具有小的Ni晶粒尺寸,從而增強了金屬-載體相互作用,進而獲得了高活性和高抗燒結(jié)、抗積碳穩(wěn)定性的鎳基催化劑。3)采用葡萄糖負載促進劑和碳源制備了新型的Mo2C-Ni/ZrO2催化劑。和傳統(tǒng)甲烷碳化制備的Mo2C-Ni/ZrO2催化劑相比,該催化劑展示出優(yōu)異的抗積碳、抗燒結(jié)能力,因此表現(xiàn)出良好催化穩(wěn)定性。用于甲烷水蒸氣-二氧化碳雙重整,具有較好前景。
【關(guān)鍵詞】：甲烷雙重整 鎳基催化 積碳 燒結(jié) 構(gòu)效關(guān)系
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-12
• 1 文獻綜述12-27
• 1.1 研究背景12
• 1.2 甲烷的利用途徑12-13
• 1.2.1 甲烷燃燒12-13
• 1.2.2 甲烷直接轉(zhuǎn)化13
• 1.2.3 甲烷間接轉(zhuǎn)化13
• 1.3 甲烷重整制合成氣途徑13-16
• 1.3.1 甲烷水蒸氣重整14
• 1.3.2 甲烷二氧化碳重整14-15
• 1.3.3 甲烷部分氧化15
• 1.3.4 甲烷聯(lián)合重整15-16
• 1.4 甲烷重整催化劑16-20
• 1.4.1 活性組分16-17
• 1.4.2 載體17-19
• 1.4.3 助劑19
• 1.4.4 制備方法19
• 1.4.5 催化劑失活原因19-20
• 1.5 提高催化劑抗積碳性能的方法20-26
• 1.5.1 助劑20-22
• 1.5.2 限域效應22-26
• 1.6 論文選題依據(jù)及研究內(nèi)容26-27
• 1.6.1 論文選題依據(jù)26
• 1.6.2 論文主要研究內(nèi)容26-27
• 2 實驗部分27-34
• 2.1 實驗藥品及儀器27-28
• 2.1.1 實驗藥品及氣體27-28
• 2.1.2 實驗儀器28
• 2.2 催化劑的制備28-30
• 2.2.1 埃洛石衍生的硅鋁復合氧化物負載Ni催化劑的制備28-29
• 2.2.2 Ni/ZrO_2催化劑的制備29
• 2.2.3 Mo_2C-Ni/ZrO_2催化劑的制備29-30
• 2.3 催化劑的表征30-31
• 2.3.1 粉末X射線衍射(XRD)30
• 2.3.2 X射線光電子能譜(XPS)30
• 2.3.3 高倍透射電子顯微鏡(HRTEM)30
• 2.3.4 H_2程序升溫還原(H_2-TPR)30-31
• 2.3.5 熱重分析(TGA)31
• 2.3.6 N_2吸附-脫附分析(BET)31
• 2.3.7 CO化學吸附31
• 2.4 催化劑的催化性能測試31-34
• 2.4.1 催化劑性能測試實驗31-32
• 2.4.2 轉(zhuǎn)化率、選擇性的計算32-33
• 2.4.3 實驗裝置流程圖33-34
• 3 埃洛石衍生硅鋁復合氧化物載Ni催化劑催化甲烷水蒸氣-二氧化碳雙重整研究34-46
• 3.1 埃洛石衍生的硅鋁復合氧化物(SA-H)載體表征34-36
• 3.1.1 N_2吸附-脫附分析34-35
• 3.1.2 TEM分析35-36
• 3.2 埃洛石衍生的硅鋁復合氧化物擔載Ni催化劑Ni/SA-H表征36-38
• 3.3 埃洛石衍生硅鋁復合氧化物擔載Ni催化劑的催化活性評價38-40
• 3.4 Ni/SANR-H催化劑的催化穩(wěn)定性研究40-42
• 3.5 反應后催化劑的表征42-45
• 3.5.1 XRD分析42-43
• 3.5.2 H_2-TPR分析43
• 3.5.3 TGA分析43-44
• 3.5.4 TEM分析44-45
• 3.6 小結(jié)45-46
• 4 載體礦化劑對Ni/ZrO_2催化劑用于甲烷水蒸氣-二氧化碳雙重整催化性能影響研究46-59
• 4.1 ZrO_2載體和Ni/ZrO_2催化劑表征46-52
• 4.1.1 BET分析46-47
• 4.1.2 TEM分析47-49
• 4.1.3 XRD分析49-50
• 4.1.4 H_2-TPR分析50-52
• 4.2 Ni/ZrO_2催化劑催化性能52-54
• 4.3 Ni/ZrO_2反應后催化劑表征54-58
• 4.3.1 XRD分析54-55
• 4.3.2 TEM分析55-56
• 4.3.3 TGA分析56-58
• 4.4 小結(jié)58-59
• 5 Mo_2C改性Ni/ZrO_2催化劑用于甲烷水蒸氣-二氧化碳雙重整催化性能研究59-64
• 5.1 葡萄糖為碳源制備的Mo_2C-Ni/ZrO_2(Glu)催化劑XPS表征59-60
• 5.2 不同Mo_2C制備方法的Mo_2C-Ni/ZrO_2催化劑催化性能測試60-61
• 5.3 不同Mo_2C制備方法的Mo_2C-Ni/ZrO_2反應后催化劑表征61-63
• 5.4 小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-65
• 參考文獻65-78
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況78-79
• 致謝79-80

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號：1043368