Cu/Ni基催化劑催化甲醇水蒸氣重整制氫的研究
發(fā)布時(shí)間：2021-12-02 01:25
在醇類制氫的課題中,甲醇由于缺少牢固的C=C鍵,因此甲醇水蒸氣重整制氫能夠在相對(duì)較低的溫度區(qū)間（200℃-400℃）進(jìn)行反應(yīng),另外,由于甲醇含碳量較少,制氫反應(yīng)中產(chǎn)生的含碳副產(chǎn)物的產(chǎn)量也相對(duì)較低;其次,在催化劑方面,Cu、Ni基催化劑反應(yīng)活性強(qiáng),價(jià)格低廉,是催化甲醇水蒸氣重整制氫的常見(jiàn)催化劑。本研究主要圍繞了Cu、Ni基催化劑的前驅(qū)體對(duì)反應(yīng)活性的影響;以及水醇比、載體、活性金屬對(duì)Cu-Ni雙金屬催化劑反應(yīng)活性的影響。并采用XRD、BET、H2-TPR、NH3-TPD、Raman的表征手段,對(duì)反應(yīng)活性的結(jié)果進(jìn)行了解釋和推測(cè);總體結(jié)果如下:（1）采用硝酸銅、氯化銅、硫酸銅作為Cu前驅(qū)體,利用浸漬法合成了一系列Cu/Al2O3催化劑;反應(yīng)活性的高低順序如下:硝酸銅>氯化銅>硫酸銅;導(dǎo)致其活性不同的原因主要為硝酸銅通過(guò)煅燒失去了前驅(qū)體陰離子,另外兩種Cu前驅(qū)體沒(méi)有失去前驅(qū)體陰離子;氯化銅和硫酸銅具有較強(qiáng)的酸性,這種酸性抑制了甲醇重整制氫反應(yīng)的進(jìn)行;隨后對(duì)采用硝酸銅作為前軀體的Cu/Al...
【文章來(lái)源】：昆明理工大學(xué)云南省
【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
本研究中所采用的活性測(cè)試裝置實(shí)圖
昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文22為200℃-300℃，20℃一個(gè)溫度區(qū)間，為了保證獲得的結(jié)果具備可靠性，每個(gè)溫度點(diǎn)均穩(wěn)定30min后開(kāi)始采集數(shù)據(jù)，并且每種產(chǎn)物的數(shù)據(jù)采集不少于兩份。3.2催化活性實(shí)驗(yàn)與壽命實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與討論圖3.1不同Cu前驅(qū)體Cu-Al催化劑活性實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig3.1ReactionresultofCu-AlcatalystproducedfromdifferentCuprecursor總體來(lái)看，幾乎所有催化劑的催化活性隨著溫度的上升而提高，這是由于甲
昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文24圖3.2Cu-N催化劑穩(wěn)定性試驗(yàn)，反應(yīng)溫度300℃，反應(yīng)水醇比：3:1，反應(yīng)空速GHSV=10920h-1Fig3.2Time-on-streamtestofCu-Ncatalyst;ReactionTemperature300℃;H2O/MeOH:3:1;Reacitonspacevelocity:10920h-1從上面的催化活性實(shí)驗(yàn)中，我們已經(jīng)知道三種前驅(qū)體合成的Cu/Al2O3催化劑催化效果有著明顯的差異，活性大小從高到低為Cu-N＞Cu-C＞Cu-S。在此基礎(chǔ)上，我們使用Cu-N催化劑進(jìn)一步進(jìn)行穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)�？傮w而言，催化劑能夠較為穩(wěn)定地運(yùn)行26h；在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始的前4h內(nèi)，Cu-N能夠?qū)⑾到y(tǒng)中的CH3OH完全轉(zhuǎn)化，并且此時(shí)氫產(chǎn)量達(dá)到最大值(4750umol/g(cat)/min)，隨后催化劑的對(duì)甲醇的轉(zhuǎn)化能力開(kāi)始下降，這可能是由于催化劑表面發(fā)生積碳或者活性位點(diǎn)Cu0發(fā)生團(tuán)聚導(dǎo)致的；但是在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，催化劑對(duì)甲醇的轉(zhuǎn)化率始終大于80%；氫產(chǎn)量隨甲醇的轉(zhuǎn)化率的降低而減少，但是在11h和13h有短暫的上升，這可能是由于水汽水汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)能夠產(chǎn)生一些H2，并減緩了因甲醇轉(zhuǎn)化率下降導(dǎo)致主反應(yīng)產(chǎn)生H2速率的下降，但是H2產(chǎn)量依然隨時(shí)間有明顯下降的趨勢(shì)，最終在26h減少至2850umol/g(cat)/min，并最終失活。3.3催化劑的表征3.3.1XRD圖3.3煅燒后不同Cu前驅(qū)體Cu-Al催化劑的XRD圖Fig3.3XRDpatternsofcalcinedCu-AlcatalystproducedfromdifferentCuprecursor
本文編號(hào)：3527446
【文章來(lái)源】：昆明理工大學(xué)云南省
【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
本研究中所采用的活性測(cè)試裝置實(shí)圖
昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文22為200℃-300℃，20℃一個(gè)溫度區(qū)間，為了保證獲得的結(jié)果具備可靠性，每個(gè)溫度點(diǎn)均穩(wěn)定30min后開(kāi)始采集數(shù)據(jù)，并且每種產(chǎn)物的數(shù)據(jù)采集不少于兩份。3.2催化活性實(shí)驗(yàn)與壽命實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與討論圖3.1不同Cu前驅(qū)體Cu-Al催化劑活性實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig3.1ReactionresultofCu-AlcatalystproducedfromdifferentCuprecursor總體來(lái)看，幾乎所有催化劑的催化活性隨著溫度的上升而提高，這是由于甲
昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文24圖3.2Cu-N催化劑穩(wěn)定性試驗(yàn)，反應(yīng)溫度300℃，反應(yīng)水醇比：3:1，反應(yīng)空速GHSV=10920h-1Fig3.2Time-on-streamtestofCu-Ncatalyst;ReactionTemperature300℃;H2O/MeOH:3:1;Reacitonspacevelocity:10920h-1從上面的催化活性實(shí)驗(yàn)中，我們已經(jīng)知道三種前驅(qū)體合成的Cu/Al2O3催化劑催化效果有著明顯的差異，活性大小從高到低為Cu-N＞Cu-C＞Cu-S。在此基礎(chǔ)上，我們使用Cu-N催化劑進(jìn)一步進(jìn)行穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)�？傮w而言，催化劑能夠較為穩(wěn)定地運(yùn)行26h；在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始的前4h內(nèi)，Cu-N能夠?qū)⑾到y(tǒng)中的CH3OH完全轉(zhuǎn)化，并且此時(shí)氫產(chǎn)量達(dá)到最大值(4750umol/g(cat)/min)，隨后催化劑的對(duì)甲醇的轉(zhuǎn)化能力開(kāi)始下降，這可能是由于催化劑表面發(fā)生積碳或者活性位點(diǎn)Cu0發(fā)生團(tuán)聚導(dǎo)致的；但是在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，催化劑對(duì)甲醇的轉(zhuǎn)化率始終大于80%；氫產(chǎn)量隨甲醇的轉(zhuǎn)化率的降低而減少，但是在11h和13h有短暫的上升，這可能是由于水汽水汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)能夠產(chǎn)生一些H2，并減緩了因甲醇轉(zhuǎn)化率下降導(dǎo)致主反應(yīng)產(chǎn)生H2速率的下降，但是H2產(chǎn)量依然隨時(shí)間有明顯下降的趨勢(shì)，最終在26h減少至2850umol/g(cat)/min，并最終失活。3.3催化劑的表征3.3.1XRD圖3.3煅燒后不同Cu前驅(qū)體Cu-Al催化劑的XRD圖Fig3.3XRDpatternsofcalcinedCu-AlcatalystproducedfromdifferentCuprecursor
本文編號(hào)：3527446
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