甲醇水蒸氣重整制氫是為燃料電池提供氫源的主要方式,然而,目前用于該反應(yīng)的催化劑大部分為傳統(tǒng)的顆粒催化劑,而顆粒催化劑有著床層壓降大、傳熱傳質(zhì)效率低和操作空速低等缺點(diǎn)。本論文是在本課題組前期對Cu基催化劑的研究基礎(chǔ)上,利用已經(jīng)成型的蜂窩SiC陶瓷為載體,通過溶膠凝膠法制備Ce_0.8Zr_0.2O₂固溶體涂層材料,再利用浸漬法負(fù)載活性組分,制備了一系列整體催化劑,探討了鈰源、鈰鋯前驅(qū)體濃度和鈰鋯涂層涂覆量對整體催化劑催化性能的影響。具體研究內(nèi)容如下:（1）采用溶膠-凝膠法制備了以Ce（NO₃）₃·6H₂O和（NH₄）₂Ce（NO₃）₆為鈰源的兩種鈰鋯溶膠,將其作為SiC陶瓷整體催化劑的涂層材料,再利用浸漬法負(fù)載活性組分CuO,焙燒后得兩種CuO/Ce_0.8Zr_0.2O₂/SiC整體催化劑,并采用XRD、SEM、... 

【文章來源】：遼寧石油化工大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同材料不同形狀的整體催化劑載體（a金屬波紋載體、b金屬圓孔載體、c堇青石蜂窩載體、d堇青石方孔載體）

19(1)把制備好的整體催化劑用石英棉包裹后裝入墊有石英棉的石英管中，并檢查整個裝置的氣密性。(2)通入5%H2-N2混合氣，調(diào)節(jié)控溫表，使反應(yīng)器里的溫度以2oC/min的速率升溫至280oC還原2h。(3)關(guān)閉H2氣源，將溫度調(diào)節(jié)至實(shí)驗(yàn)所需反應(yīng)溫度以下，然后關(guān)閉N2氣源，此時(shí)用微量泵打入事先配好的甲醇水溶液并控制甲醇?xì)怏w空速為1940h-1。(4)由控制面板調(diào)節(jié)至所需反應(yīng)溫度進(jìn)行反應(yīng)。(5)生成的氣體經(jīng)過冷凝器和干燥器，接著進(jìn)入氣相色譜定量分析，重整尾氣流量由流量計(jì)獲得。(6)重復(fù)步驟(4)，就可測得不同反應(yīng)溫度下生成氣體的含量和組成。裝置流程圖如下：圖2.1甲醇水蒸氣重整制氫實(shí)驗(yàn)裝置流程圖Fig.2.1Laboratoryreactorsystemofmethanolsteamreformingtoproducehydrogen()()132/321822.4601000()mixcatFCHOHwHOwGHSVhVρ+×+××××=(2-3)2.4.2評價(jià)指標(biāo)催化劑的催化效果由甲醇轉(zhuǎn)化率，CO選擇性和產(chǎn)氫速率來評價(jià)，具體公式如下：甲醇轉(zhuǎn)化率：%100)10004.22()1832()((%)2××××+×+×=FρCwCFXCOCOR(2-4)CO選擇性：

前驅(qū)體價(jià)態(tài)決定了CeO2-ZrO2體系晶相特征，從而影響了其氧化還原能力。Hori等人[62]發(fā)現(xiàn)，(NH4)2Ce(NO3)6與Ce(NO3)3·6H2O相比，與Zr(NO3)4·5H2O更易形成鈰鋯固溶體復(fù)合氧化物，Sonia[87-89]等人也得出了相似的結(jié)論，并對其進(jìn)行了解釋，認(rèn)為其主要原因是Ce4+離子形成的是一種螯合物，而Ce3+離子是水解陽離子，從靜電學(xué)理論認(rèn)為，具有陰離子特性的螯合物更容易親近Zr4+陽離子，從而在焙燒過程中更易形成固溶體。本課題組[90]前期探索了SiC孔徑對整體催化劑性能的影響，結(jié)果表明，以孔徑為0.27mm~0.30mm的SiC材料（圖3.1）為載體，整體催化劑的催化性能最佳。另外，相比于CuO/CeO2/SiC，CuO/ZrO2/SiC和CuO/Ce0.5Zr0.5O2/SiC整體催化劑，CuO/Ce0.8Zr0.2O2/SiC整體催化劑在甲醇水蒸氣重整制氫反應(yīng)中表現(xiàn)出更好的催化性能。本章在本課題組前期研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探索不同鈰源對整體催化劑結(jié)構(gòu)和性能的影響。圖3.1蜂窩SiC陶瓷載體SEM圖Fig.3.1SEMofhoneycombSiCcarrier3.1整體催化劑的負(fù)載參數(shù)表3.1記錄了不同鈰源的整體催化劑負(fù)載百分含量，其中Ce0.8Zr0.2O2固溶體涂層

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]載體焙燒氣氛對甲醇水蒸氣重整制氫CuO/CeO2催化劑的影響[J]. 劉玉娟,王東哲,張磊,王宏浩,陳琳,劉道勝,韓蛟,張財(cái)順.  燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2018(08)
[2]Ce的浸漬順序?qū)u/Zn-Al水滑石衍生催化劑用于甲醇水蒸氣重整制氫性能的影響[J]. 楊淑倩,張娜,賀建平,張磊,王宏浩,白金,張健,劉道勝,楊占旭.  燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2018(04)
[3]稀土摻雜改性對Cu/ZnAl水滑石衍生催化劑甲醇水蒸氣重整制氫性能的影響[J]. 楊淑倩,賀建平,張娜,隋曉偉,張磊,楊占旭.  燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2018(02)
[4]堇青石蜂窩陶瓷載體酸處理對整體式La0.8Sr0.2MnO3催化劑催化甲苯燃燒性能的影響[J]. 孫浩程,王永強(qiáng),趙朝成,張利英.  材料導(dǎo)報(bào). 2016(24)
[5]前驅(qū)體和沉淀劑濃度對CuO/ZnO/CeO2-ZrO2甲醇水蒸氣重整制氫催化劑性能的影響[J]. 張磊,雷俊騰,田園,胡鑫,白金,劉丹,楊義,潘立衛(wèi).  燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2015(11)
[6]HF對Cu-SSZ-13/堇青石的原位合成及脫除NOx的影響[J]. 彭兆亮,俞華峰,陳影,喬輝,常麗萍,鮑衛(wèi)仁,王建成.  環(huán)境化學(xué). 2015(04)
[7]Cu-SSZ-13/堇青石整體式催化劑的原位合成及其NH3選擇性催化還原NO性能[J]. 張宇,王紅寧,陳若愚.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2015(02)
[8]蜂窩陶瓷型La0.8Sr0.2MnO3催化劑VOCs催化燃燒反應(yīng)活性[J]. 官芳,盧晗鋒,張燕,劉華彥,陳銀飛.  浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2009(01)
[9]甲醇水蒸氣重整催化劑Cr2O3-ZnO的制備及其催化性能[J]. 曹衛(wèi)強(qiáng),陳光文,初建勝,李淑蓮,袁權(quán).  催化學(xué)報(bào). 2006(10)
[10]Zn-Cr整體催化劑中Ce-Zr溶膠涂層的制備、表征及對甲醇自熱重整反應(yīng)的影響[J]. 劉娜,袁中山,張純希,王淑娟,李德意,王樹東.  催化學(xué)報(bào). 2005(12)

博士論文
[1]甲醇水蒸氣重整制氫催化劑的研究[D]. 張磊.大連理工大學(xué) 2013



本文編號：3035022