發(fā)布時間：2017-08-04 21:30

  本文關鍵詞：Ni基催化劑在丙三醇水蒸汽重整制氫中的研究

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【摘要】：近年來氫氣質(zhì)子膜燃料電池技術的發(fā)展受到人們的關注,然而氫的制備存儲技術遠遠落后于燃料電池的技術要求,因此制氫技術的研究具有重要意義。本課題組在前期進行了負載鎳催化劑在丙三醇蒸汽重整制氫的作用研究,發(fā)現(xiàn)Ni/La_2O_3催化劑具有很好的丙三醇轉(zhuǎn)化率與水汽轉(zhuǎn)換反應催化活性,但由于其對甲烷化反應的較高選擇性而降低了產(chǎn)物中的氫氣含量,影響了制氫效率。本文針對如何抑制甲烷化反應和提高氫氣選擇性對Ni/La_2O_3催化劑進行了系統(tǒng)改性研究。首先,考察了Mg、Al、Cu、Ca、K、Na幾種金屬助劑改性的Ni/La_2O_3催化劑在丙三醇蒸汽重整制氫中的催化活性,發(fā)現(xiàn)在相同條件下改性催化劑中以氫氧化物形式存在的Na、K、Ca為助劑改性催化劑的催化性能要明顯優(yōu)于以氧化物形式存在的Mg、Al、Cu改性的催化劑,而且呈現(xiàn)出堿性越強改性效果越好的趨勢。Na和K助劑的添加對丙三醇蒸汽重整制氫反應中的甲烷化反應有較好的抑制作用,所得催化劑Ni-Na/La_2O_3和Ni-K/La_2O_3也呈現(xiàn)出很高的氫氣選擇性。Ni-Na/La_2O_3催化劑的催化性能略優(yōu)于Ni-K/La_2O_3催化劑。助劑添加量對催化劑性能的影響也有較大的影響,隨著添加量的增加催化劑抑制甲烷化的能力先是增強,后下降,Ni-Na/La_2O_3和Ni-K/La_2O_3最佳助劑添加量分別為活性3.75 wt.%和6.25wt.%,此時,催化劑的氫氣選擇性較高,甲烷的選擇性接近于零。其次,對助劑添加量為3.75 wt.%的Ni-Na/La_2O_3催化劑進行了最優(yōu)實驗條件的探索,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過600℃焙燒和60-80目篩分的Ni-Na/La_2O_3催化劑在450℃,5g催化劑,20 wt.%丙三醇水溶液的反應條件下,丙三醇蒸汽重整制氫有最好的反應活性,氫氣選擇性可達99.21%,產(chǎn)物中CH_4含量幾乎為0,產(chǎn)物中CO含量極低,并且催化劑具有較好的穩(wěn)定性。最后,在用XRD、H_2-TPR、BET等分析測試手段對催化劑進行微觀分析基礎上,對丙三醇蒸汽重整制氫反應中的催化活性改進和甲烷化反應抑制機理進行了探索,發(fā)現(xiàn)堿性助劑的添加,首先在催化劑制備過程中抑制了La_2NiO_4的生成,而在反應過程中通過生成LaCO_3OH將La_2O_2CO_3維持在一個合適水平,從而有效抑制甲烷化反應。但是,當Na助劑的添加過多時,生成的大量LaCO_3OH在反應過程中會將La_2O_2CO_3抑制在過低的水平而無法阻止催化劑積碳,導致催化劑催化活性和穩(wěn)定性的下降。
【關鍵詞】：丙三醇 水蒸汽重整 甲烷化反應 改性催化劑 NaOH
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ116.2;O643.36
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 主要縮略語表9-13
• 第一章 緒論13-29
• 1.1 引言13-14
• 1.2.丙三醇制氫方法的研究14-20
• 1.2.1 丙三醇蒸汽重整反應14-16
• 1.2.2 丙三醇液相重整反應16-18
• 1.2.3 丙三醇部分氧化重整制氫18
• 1.2.4 丙三醇自熱重整制氫18-19
• 1.2.5 丙三醇超臨界水相重整19
• 1.2.6 丙三醇光催化法重整制氫19
• 1.2.7 丙三醇生物發(fā)酵法制氫19-20
• 1.3 丙三醇制氫催化劑的研究20-25
• 1.3.1 丙三醇制氫催化劑活性組分的研究20-23
• 1.3.1.1 Ni基催化劑在丙三醇制氫中的研究20-22
• 1.3.1.2 Pt基催化劑在丙三醇制氫中的研究22-23
• 1.3.1.3 其他活性組分催化劑在丙三醇重整制氫中的研究23
• 1.3.2 催化劑載體研究現(xiàn)狀23-25
• 1.3.2.1 丙三醇重整制氫載體的研究24
• 1.3.2.2 改性載體在丙三醇制氫中的應用24-25
• 1.4 丙三醇重整制氫過程中動力學與熱力學研究25-26
• 1.4.1 丙三醇重整制氫中的動力學分析25-26
• 1.4.2 丙三醇重整制氫的熱力學分析26
• 1.5 本論文研究思路26-29
• 第二章 實驗及分析測試方法29-36
• 2.1 實驗藥品及儀器設備29-31
• 2.1.1 實驗藥品29
• 2.1.2 實驗設備29-31
• 2.2 催化劑性質(zhì)表征與分析方法31-34
• 2.2.1 氮物理吸附（BET）32
• 2.2.2 X射線衍射（XRD）32
• 2.2.3 程序升溫還原（H_2-TPR）32
• 2.2.4 產(chǎn)物分析方法32-34
• 2.3 數(shù)據(jù)分析34-36
• 第三章 改性Ni催化劑催化性能研究36-52
• 3.1 改性Ni/La_2O_3催化劑催化丙三醇蒸汽重整制氫研究36-44
• 3.1.1 催化劑的制備36-37
• 3.1.2 催化劑活性考察37
• 3.1.3 結(jié)果與討論37-44
• 3.2 助劑添加量對Ni-Na/La_2O_3和Ni-K/La_2O_3催化劑性能的影響44-50
• 3.2.1 催化劑的制備44-45
• 3.2.2 催化劑活性考察45
• 3.2.3 結(jié)果與討論45-49
• 3.2.4 BET分析49-50
• 3.3 本章小結(jié)50-52
• 第四章 Ni-Na/La_2O_3催化劑的制備與最優(yōu)條件探索52-59
• 4.1 催化劑及實驗條件的準備52
• 4.2 催化劑的焙燒溫度考察52-54
• 4.3 催化劑用量的考察54-55
• 4.4 催化劑粒徑的考察55
• 4.5 Ni-Na/La_2O_3催化劑在不同濃度丙三醇水溶液中的催化活性55-57
• 4.6 Ni-Na/La_2O_3催化劑穩(wěn)定性考察57-58
• 4.7 本章小結(jié)58-59
• 第五章 Ni-Na/La_2O_3催化劑抑制甲烷化反應的機理研究59-65
• 5.1 不同催化劑樣品的XRD圖譜分析59-60
• 5.2 催化劑H_2-TPR檢測60-61
• 5.3 Ni-Na/La_2O_3催化劑抑制甲烷化反應的機理61-62
• 5.4 堿性助劑添加量對催化劑穩(wěn)定性的影響62-64
• 5.5 本章小結(jié)64-65
• 第六章 總結(jié)與展望65-68
• 6.1 總結(jié)65-66
• 6.2 展望66-68
• 參考文獻68-76
• 作者簡介76-77
• 致謝77

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 計偉榮;曾玉龍;譚冶斌;應惠娟;張瑩;;載體酸堿性對鎳基催化劑催化甘油水蒸汽重整制氫影響[J];浙江工業(yè)大學學報;2013年01期

2 宋煥玲;楊建;趙軍;丑凌軍;;CO_2在高分散Ni/La_2O_3催化劑上的甲烷化[J];催化學報;2010年01期

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本文編號：621824