【摘要】：化學(xué)鏈重整制氫是當(dāng)前最具有潛在優(yōu)勢的新型制氫技術(shù),但這一制氫技術(shù)對載氧體種類的選取有較高要求。通式為ABO_3或A_2BO_4的鈣鈦礦型復(fù)合載氧體,具有較高氧化還原催化活性和耐高溫的熱穩(wěn)定性,其中的B位活性組分與其他金屬間產(chǎn)生的相互作用有助于提高活性金屬的分散能力,改善載氧體的催化性能。本文針對載氧體燒結(jié)和積碳問題,選取鎳基鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的載氧體用于化學(xué)鏈乙醇蒸汽重整制氫反應(yīng),分析載氧體在氧化循環(huán)過程中的再生特性,鎳離子的還原程度及鎳與載體間相互作用,探究鈣鈦礦中不同的助劑A位摻雜效應(yīng)和不同含量的助劑摻雜對載氧體性能產(chǎn)生的影響以及雙金屬載氧體的優(yōu)勢。本文采用共沉淀方法合成了兩種不同的A位助劑摻雜的鈣鈦礦載氧體,助劑包括Sr和Ce。利用BET、XRD、TEM、TPR及TG等表征手段對載氧體進(jìn)行觀察。研究表明:(1)具有限域效應(yīng)的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)載氧體展現(xiàn)了良好的氧化還原特性,活性組分Ni離子經(jīng)過還原反應(yīng)-氧化反應(yīng)的循環(huán)后完成了在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)晶格中的遷移,同時(shí)起到了抑制鎳離子燒結(jié)的效果;(2)Sr的鈣鈦礦A位部分取代更大程度增加了載氧體的氧空位,從而提高了氧傳遞能力,獲得抑制積碳的效果;(3)相對于Ce助劑,Sr的添加更顯著的縮短了還原階段不產(chǎn)氫的死時(shí)間,這表明載氧體的氧化還原性能有所增強(qiáng),也保證了乙醇的高轉(zhuǎn)化率。在上一步研究基礎(chǔ)上,通過乙醇轉(zhuǎn)化率、氫氣選擇性及氣體產(chǎn)品分布的分析,確定化學(xué)鏈重整反應(yīng)中可達(dá)到最佳制氫效率的Sr助劑最佳負(fù)載量。研究發(fā)現(xiàn),載氧體都具有較小比表面積,當(dāng)助劑Sr的質(zhì)量含量為6%時(shí),載氧體起到最佳催化效果,可使Ni還原成更小的納米顆粒尺寸并高度分散于鈣鈦礦結(jié)構(gòu)晶體上,同時(shí)La_(1.4)Sr_(0.6)NiO_(4-λ)在經(jīng)過50個(gè)循環(huán)后乙醇轉(zhuǎn)化率仍高達(dá)90%且氫氣選擇性高達(dá)81%,且具有最少的積碳量,表明Sr的質(zhì)量含量為6%時(shí)載氧體具有最佳的氧傳遞能力,獲得最佳的抗積碳性能�；谝陨涎芯�,我們對B位Ni基活性組分引入鈷金屬構(gòu)成雙金屬載氧體,采用共沉淀和浸漬法結(jié)合制備Ni_x-Co基雙金屬鈣鈦礦結(jié)構(gòu)載氧體La_(1.4)Sr_(0.6)Ni_(1-x)Co_xO_4(x=0,0.4,0.8),對比在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中單金屬活性組分與雙金屬活性組分的不同催化效果,以及在化學(xué)鏈重整制氫反應(yīng)中對于氣體產(chǎn)物純度的影響。從TPR表征可知,鈷金屬的B位引入增強(qiáng)了鎳離子的還原溫度,提高了活性組分的可還原性,而且Co和Ni間的強(qiáng)相互作用抑制了活性組分的燒結(jié),使載氧體獲得更高的活性,提高了氫氣產(chǎn)率。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O643.36;TQ116.2

【參考文獻(xiàn)】

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1 牛春艷;徐占林;;類鈣鈦礦型復(fù)合氧化物L(fēng)a_2NiO_4的制備和性能研究[J];應(yīng)用化工;2008年04期

2 趙虹,郭建軍,樓輝;溶膠-凝膠法合成La_2Ni_xCo_(1-x)O_4及其在CH_4/CO_2重整反應(yīng)中的應(yīng)用[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版);2005年05期

3 吳川,張華民,衣寶廉;化學(xué)制氫技術(shù)研究進(jìn)展[J];化學(xué)進(jìn)展;2005年03期

4 毛宗強(qiáng);氫能及其近期應(yīng)用前景[J];科技導(dǎo)報(bào);2005年02期

5 顧年華,尤麗霞,吳育華;21世紀(jì)我國新能源開發(fā)展望[J];中國能源;2002年01期

6 王艷輝,吳迪鏞,遲建;氫能及制氫的應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];化工進(jìn)展;2001年01期

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1 袁麗霞;電催化水蒸汽重整生物油及乙醇制氫的基礎(chǔ)應(yīng)用研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

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本文編號：2630849