甲烷部分氧化制合成氣反應(yīng)(POM)是甲烷最重要的利用途徑之一,該反應(yīng)最常用的Ni基催化劑價廉且反應(yīng)活性高,具有實際應(yīng)用前景。然而該催化劑常面臨活性組分Ni易團聚燒結(jié)以及積炭等而造成催化劑失活的問題。解決該問題的一個重要方向,即制備兼具優(yōu)良結(jié)構(gòu)及功能作用的Ni基催化劑載體。本文以制備稀土(La、Ce)-硅復(fù)合氧化物氣凝膠負載的Ni基催化劑為出發(fā)點,期望借助氣凝膠大表面積和多孔道的特點改善載體的結(jié)構(gòu)作用,并通過稀土-硅的復(fù)合,借助稀土良好的儲釋氧能力具有的消除積炭的功能,提高催化劑的POM反應(yīng)活性和穩(wěn)定性,并結(jié)合催化劑的表征手段,理清其構(gòu)-效關(guān)系。所得結(jié)果如下:1.通過表面改性,多步溶劑置換等方法可有效降低干燥過程中表面張力造成的結(jié)構(gòu)破壞,獲得較大比表面和多孔道結(jié)構(gòu)的稀土(La,Ce)-Si復(fù)合氧化物氣凝膠。2.稀土(La,Ce)-Si復(fù)合氧化物氣凝膠負載的Ni基催化劑顯示出良好的POM反應(yīng)活性(轉(zhuǎn)化率相對單一氧化物負載催化劑體系有所提升)和反應(yīng)穩(wěn)定性。其中催化劑活性的提高源于Ni的可還原性的增強。此與較弱的Ni-載體間作用、氣凝膠載體發(fā)揮結(jié)構(gòu)作用分散活性組分而減小Ni的粒徑、稀土原子的存...

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 甲烷部分氧化制合成氣的研究背景及意義
    1.2 甲烷部分氧化制合成氣反應(yīng)負載型催化劑研究
        1.2.1 催化劑活性組分
        1.2.2 氧化物載體
        1.2.3 氣凝膠氧化物載體的特點與制備
    1.3 本論文的研究構(gòu)想與主要工作
    參考文獻
第二章 實驗部分
    2.1 主要試劑及規(guī)格
    2.2 催化劑的制備
        2.2.1 環(huán)氧丙烷法制備稀土氧化物氣凝膠(PO法)
        2.2.2 環(huán)氧丙烷法制備稀土-硅復(fù)合氧化物氣凝膠(PO法)
        2.2.3 溶膠-凝膠法制備SiO₂氣凝膠(sol-gel法)
        2.2.4 混合法制備稀土-硅復(fù)合氧化物氣凝膠
        2.2.5 檸檬酸燃燒法制備稀土-硅復(fù)合氧化物
        2.2.6 負載活性組分Ni(質(zhì)量分數(shù)9%)制備Ni基催化劑
    2.3 催化劑反應(yīng)性能評價和計算方法
        2.3.1 催化劑反應(yīng)性能評價
        2.3.2 氣體組分的分析計算方法
    2.4 催化劑表征
        2.4.1 X-射線粉末衍射表征(XRD)
        2.4.2 N₂吸脫附表征(BET)
        2.4.3 掃描電鏡表征(SEM)
        2.4.4 透射電鏡表征(TEM)
        2.4.5 程序升溫還原反應(yīng)(H₂-TPR)
        2.4.6 X射線光電子能譜表征(XPS)
        2.4.7 元素分析(EL)
    參考文獻
第三章 鑭-硅復(fù)合氧化物氣凝膠的制備及其作為鎳基催化劑載體在甲烷部分氧化制合成氣反應(yīng)中的應(yīng)用
    3.1 鑭-硅復(fù)合氧化物氣凝膠的制備
        3.1.1 La₂O₃氣凝膠的制備
        3.1.2 La₂O₃-XSiO₂氣凝膠氣凝膠的制備
        3.1.3 SiO₂氣凝膠的制備
    3.2 鑭-硅復(fù)合氧化物氣凝膠作為Ni基催化劑載體在POM反應(yīng)中的應(yīng)用
        3.2.1 9Ni/La₂O₃-XSiO₂催化劑的POM反應(yīng)活性
        3.2.2 9Ni/La₂O₃-XSiO₂催化劑的POM反應(yīng)穩(wěn)定性
    3.3 9Ni/La₂O₃-XSiO₂催化劑的POM反應(yīng)活性探討
        3.3.1 結(jié)構(gòu)作用
        3.3.2 功能作用
        3.3.3 新物相(La_9.33Si₆O₂₆)
    3.4 9Ni/La₂O₃-XSiO₂催化劑POM反應(yīng)穩(wěn)定性的探討
        3.4.1 結(jié)構(gòu)作用
        3.4.2 功能作用
        3.4.3 新物相(La_9.33Si₆O₂₆)
    3.5 9Ni/La₂O₃-SiO₂催化劑使用壽命探究
    3.6 本章小結(jié)
    參考文獻
第四章 鈰-硅復(fù)合氧化物氣凝膠的制備及其作為鎳基催化劑載體在甲烷部分氧化制合成氣反應(yīng)中的應(yīng)用
    4.1 鈰-硅復(fù)合氧化物氣凝膠的制備
        4.1.1 外生變量(溶劑種類、溶劑量、環(huán)氧丙烷量等)的影響
        4.1.2 內(nèi)生變量(Ce/Si比)的影響
    4.2 鈰-硅復(fù)合氧化物氣凝膠作為Ni基催化劑載體在POM反應(yīng)中的應(yīng)用
        4.2.1 9Ni/CeO₂-XSiO₂催化劑的POM反應(yīng)活性
        4.2.2 9Ni/CeO₂-XSiO₂催化劑的POM反應(yīng)穩(wěn)定性
    4.3 9Ni/CeO₂-XSiO₂催化劑的POM反應(yīng)活性探討
        4.3.1 結(jié)構(gòu)作用
        4.3.2 功能作用
    4.4 9Ni/CeO₂-XSiO₂催化劑的POM反應(yīng)穩(wěn)定性探討
        4.4.1 結(jié)構(gòu)作用
        4.4.2 功能作用
    4.5 本章小結(jié)
    參考文獻
附錄: 碩士期間發(fā)表論文目錄
致謝



本文編號：3849907