甲烷催化裂解制氫具有工藝過程相對(duì)簡(jiǎn)單,產(chǎn)物易分離,無CO_x產(chǎn)生等優(yōu)點(diǎn),可避免傳統(tǒng)制氫工藝所需的水煤氣變換過程,是一種很有潛力的工業(yè)制氫方法。因此,開發(fā)價(jià)格低廉、性能優(yōu)異的催化劑是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵。煤基活性炭由于其碳源成本低、來源廣、耐高溫等優(yōu)勢(shì)而被廣泛關(guān)注。礦物質(zhì)是煤的重要組成部分,但其在活性炭成孔過程中的作用機(jī)制尚不清晰,為此本文以四種具有不同礦物質(zhì)組成和含量的煤為碳源,探究煤中礦物質(zhì)在活性炭制備過程中的作用機(jī)制,以及所制備活性炭的性質(zhì)與其催化甲烷裂解制氫性能的關(guān)系。本文以寺河煤(SH)、鳳凰煤(FH)、福建煤(FJ)以及皮里青煤(PLQ)為碳源,通過KOH活化法制備煤基活性炭,研究了不同的堿碳比、活化溫度與活化時(shí)間對(duì)活性炭孔結(jié)構(gòu)和催化甲烷裂解性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):不同礦物質(zhì)含量的煤受堿碳比、活化溫度與活化時(shí)間的影響不同。具有較高礦物質(zhì)含量的煤在較高的堿碳比、活化溫度和較長(zhǎng)的活化時(shí)間下制備的活性炭具有較為豐富的孔結(jié)構(gòu),制得的催化劑具有較好的催化活性與穩(wěn)定性。在寺河煤中添加Fe(NO_3)_3使最終活性炭的比表面積和介孔率增加,其催化甲烷裂解制氫的穩(wěn)定性也有一定的提高,這說明煤中添加Fe類礦物質(zhì)對(duì)活性炭成孔過程具有一定促進(jìn)作用。分別對(duì)煤樣和活化后樣品進(jìn)行不同的洗滌脫灰處理,考察煤中礦物質(zhì)對(duì)孔結(jié)構(gòu)和催化甲烷裂解制氫反應(yīng)的影響。結(jié)果表明,煤中礦物質(zhì)在活性炭制備過程中可以與活化劑或其它礦物質(zhì)之間發(fā)生反應(yīng)并充當(dāng)“模板”作用,經(jīng)過活化后的洗滌過程可以去除“模板”形成多孔結(jié)構(gòu),這有利于提高催化劑的催化性能。Ca、Mg、Fe類礦物質(zhì)在活化過程中對(duì)活性炭的成孔有促進(jìn)作用,有利于比表面積、特別是外比表面積和介孔率的提高,進(jìn)而提高活性炭催化甲烷裂解制氫的活性和穩(wěn)定性�；罨蟛煌南礈旆绞綍�(huì)影響炭催化劑的孔結(jié)構(gòu)和催化活性,主要與礦物質(zhì)的脫除有關(guān)。對(duì)于三種高灰煤SH、FH和FJ來說,經(jīng)鹽酸洗后,活性炭的比表面積可達(dá)1633 m~2·g~(-1)、1657 m~2·g~(-1)和1281 m~2·g~(-1),相較于水洗方式有大幅度提高,同時(shí)催化活性和穩(wěn)定性均有較大提升;而對(duì)于礦物質(zhì)含量較低且Ca類礦物質(zhì)含量較高的PLQ煤,僅通過水洗即可獲得具有較高比表面積(1725m~2·g~(-1))和較高催化活性的活性炭。用氫氟酸對(duì)活化后樣品中灰的全部脫除可進(jìn)一步提高比表面積和介孔率,進(jìn)一步說明了煤中礦物質(zhì)在成孔過程中的類模板作用。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ116.2;TQ424.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 李茂;楊玲;李建軍;;煤基活性炭的制備研究進(jìn)展[J];四川化工;2013年01期

2 付曉娟;曾尚紅;蘇海全;;用于甲烷二氧化碳重整新型催化材料的研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2012年S1期

3 許普查;楊忠福;;無煙超低灰純煤制備凈水活性炭的研究[J];煤炭加工與綜合利用;2012年02期

4 張軍;解強(qiáng);李蘭亭;;煤質(zhì)活性炭脫灰工藝的研究進(jìn)展[J];煤化工;2007年02期

5 胡捷,賀德華,李映偉,張昕,王暉;Ni/ZrO_2催化劑上甲烷水蒸氣重整反應(yīng)的研究[J];燃料化學(xué)學(xué)報(bào);2004年01期

6 張翔宇,李振花;甲烷部分氧化制合成氣催化劑的研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2002年12期

本文編號(hào)：2812361