能源是人類社會(huì)生存及發(fā)展的動(dòng)力來(lái)源,高效合理地利用能源及開發(fā)新的能源是人類可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。在眾多制氫方式中重整制氫技術(shù)是目前最具有工業(yè)開拓價(jià)值的制氫技術(shù)之一,其中移動(dòng)式制氫技術(shù)也受到更多的關(guān)注。其中柔性結(jié)構(gòu)化催化劑的開發(fā)是移動(dòng)式重整制氫催化劑的研究關(guān)鍵。本研究首先開發(fā)了應(yīng)用于甲醇水蒸汽重整(methanol steam reforming,MSR)制氫體系的Cu催化劑,經(jīng)過(guò)表征和催化劑測(cè)評(píng)發(fā)現(xiàn),最佳Cu負(fù)載量為12.25 wt%。同時(shí)耐久性測(cè)試表明Cu/γ-Al2O3/Al催化劑在高溫下長(zhǎng)時(shí)間反應(yīng)時(shí),催化劑迅速燒結(jié)失活,且Cu/γ-Al2O3/Al催化劑在低溫段的反應(yīng)活性需要進(jìn)一步提高。隨后,為提高Cu/γ-Al2O/Al催化劑的耐久性和低溫活性,加入不同助劑對(duì)催化劑進(jìn)行改性。結(jié)果表明,Zn的加入不僅增加了催化劑的低溫活性和優(yōu)化了選擇性,同時(shí)極大提高了催化劑的抗燒結(jié)能力。負(fù)載量?jī)?yōu)化結(jié)果表明Zn負(fù)載量為2.75 wt%的CuZn/γ-Al2O3/Al催化劑為本實(shí)驗(yàn)中相對(duì)較優(yōu)的催化劑CuZn/γ-Al2O3/Al催化劑。最后,對(duì)CuZn2 75/γ-Al2O3/Al催化劑在MSR體系中的反應(yīng)條件進(jìn)行探索,優(yōu)化反應(yīng)溫度,水醇比和空速。綜合分析可知,在溫度為300～325 ℃,水醇比為2:1,空速為4000 ml/(gcat h)的條件下,結(jié)構(gòu)化催化劑在在MSR體系中催化活性相對(duì)較高,穩(wěn)定性好,CO和DME選擇性相對(duì)較低,H2收率可達(dá)90%以上,甲醇達(dá)到完全轉(zhuǎn)化。
【學(xué)位單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ426;TQ116.2
【部分圖文】：

１．１．１甲醇的性質(zhì)、合成及用途??甲醇（Ｍｅｔｈａｎｏｌ，ＣＨ３ＯＨ），又稱羥基甲烷、木醇、木精，是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的飽和一元??醇。化學(xué)分子式為（：丨丨３０丨丨，相對(duì)分子質(zhì)量為３２．０４，立體結(jié)構(gòu)如圖１．丨所示。甲醇在常??溫常壓下是無(wú)色、有酒精氣味的液體，具有低毒毒性、無(wú)腐蝕性、無(wú)致癌性，能量密度??較高。甲醇的相對(duì)密度（２０°Ｃ）為０．７９１８ｇ／ｃｎｒ＼相對(duì)蒸汽密度為１．１?ｇ／ｃｍ＇熔點(diǎn)為??－９７．８?°Ｃ，與水互溶，可混溶于醇類、乙醚等多數(shù)有機(jī)溶劑中。丨）ＭＥ的儲(chǔ)存和運(yùn)輸基本??可以按照國(guó)內(nèi)法規(guī)對(duì)液化石油氣的要求標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。甲醇由甲基和羥基組成的，具有醇所??具有的化學(xué)性質(zhì)，可以與氟氣、純氧等氣體發(fā)生反應(yīng)，在純氧中劇烈燃燒，生成水蒸氣??和二氧化碳，甲醇還可以發(fā)生氨化反應(yīng)（３７０？４２０°Ｃ）等。??Ｐｐｉ??????圖１．１甲醇的立體結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｍｅｔｈａｎｏｌ??目前，工業(yè)合成甲醇的技術(shù)的反應(yīng)過(guò)程｜５）如下反應(yīng)工程式所示：??２Ｈ２＋ＣＯ—ＣＨ．，ＯＨ?（１－１）??３Ｈ２＋Ｃ０２—ＣＨ３０Ｈ＋Ｈ２０?（１－２）??工業(yè)上ＣＨ３０丨丨常采用ＣＯ和ｃｏ２通過(guò)加壓催化氫化法合成。一般的反應(yīng)流程分為??原料氣制造一凈化一ＣＨ３ＯＨ生成一粗ＣＨ３ＯＨ精餾幾個(gè)大致的工序。甲醇合成氣的原料??可以來(lái)自石油、重油、天然氣、煤、其加工產(chǎn)品（焦?fàn)t煤氣、焦炭、乙炔尾氣）等有機(jī)物。??粗ＣＨ３０１Ｉ需要經(jīng)過(guò)經(jīng)預(yù)精餾脫除甲醚（高壓法最先在工業(yè)上得到應(yīng)用

銅顆粒的狀態(tài)可能完全相反，但ＺｎＯ的相態(tài)幾乎不發(fā)生變化。當(dāng)進(jìn)料氣體的氧化??電位增強(qiáng)，Ｃｕ顆粒形狀趨近于球形顆粒。當(dāng)氣體為還原性時(shí)，Ｃｕ顆粒形狀為扁平狀，??正如如圖１．２（ａ）所示另外，金屬銅模型認(rèn)為Ｃｕ／ＺｎＯ體系中Ｃｕ－Ｚｎ合金的存在是??提升催化性能的重要因素，但是Ｃｕ－Ｚｎ合金的形成條件比較嚴(yán)苛，通常是在高溫的還原??性氣氛條件下焙燒形成。Ｃｕ－Ｚｎ合金理論認(rèn)為ＺｎＯ像墊片一樣把Ｃｕ顆粒隔開，防止銅??顆粒燒結(jié)，正如圖１．２（ｂ）［４１１所示。在對(duì)比一系列不同Ｃｕ／Ｚｎ負(fù)載量比的催化劑的催化性??能后，Ａｌｅｊｏ［４２１等人認(rèn)為Ｃｕ／ＺｎＯ催化劑的催化活性與銅的表面積有關(guān)，其中Ｃｕ４ＱＺｎ６（）（Ｃｕ??負(fù)載量４０?ｗｔ％，Ｚｎ負(fù)載量４０?ｗｔ％）丨隹化劑擁有最局的銅表囬積及最尚的催化活性。研??究還表明催化劑組成也會(huì)影響轉(zhuǎn)化頻率和表觀活化能。??Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ?廣一??戶?Ｑ．．．．．．Ｑ．．．，???????Ｒｅｄｕｃｔｉ〇ｎ??＾ｆｅｃｖｚｎｓｕｒｉａｃｅａｉｉｏｙ??（ａ）?（ｂ）??圖１．２⑷金屬銅模型（ｂ）銅鋅合金模型１４２１??Ｆｉｇ?１．２?（ａ）?Ｔｈｅ?ｍｅｔａｌｌｉｃ?ｃｏｐｐｅｒ?ｍｏｄｅｌ；?ａｎｄ?（ｂ）?Ｔｈｅ?Ｃｕ－Ｚｎ?ａｌｌｏｙ?ｍｏｄｅｌ??Ｌｕｎｋｅｎｂｅｉｎ［４￣等人首先報(bào)導(dǎo)關(guān)于類亞穩(wěn)態(tài)石墨型ＺｎＯ層在Ｃｕ／Ｚｎ０／Ａｌ２０３催化劑中??形成的明確證據(jù)。通過(guò)高角環(huán)形暗場(chǎng)像電子掃描投射電鏡分析還原后的新鮮催化劑的微??觀結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)

?第７頁(yè)??至ｌｊ?６層層間距１．８到２．８?Ａ的層狀結(jié)構(gòu)組成，模型圖如圖１．４所示。雖然ＴＥＭ圖顯示了??較完整的Ｃｕ顆粒的表面結(jié)構(gòu)，但由于ＴＥＭ圖僅僅展示了銅表面的２維結(jié)構(gòu)，銅顆粒的??表面結(jié)構(gòu)仍需再深入探索。Ｆｉｃｈｔｌ１４４１等人認(rèn)為３０％的銅表面積是易利用的，根據(jù)Ｈ２－ＴＰＤ??的結(jié)果顯示。Ｌｉｍｋｅｎｂｅｉｎ１４３１等人認(rèn)為該結(jié)果直接描述了催化劑活性與Ｃｕ表面枳的關(guān)系。??ｍ??圖１Ｊ?Ｃｕ／Ｚｎ０／ＡＩ２０，新鮮催化劑的髙角度環(huán)形暗場(chǎng)掃描透射電鏡（丨丨ＡＡ丨）Ｆ－ＳＴＫＭ）圖像１ｎｉ??Ｆｉｇ?１．３?Ｈｉｇｈ－ａｎｇｌｅ?ａｎｎｕｌａｒ?ｄａｒｋ?ｆｉｅｌｄ?ｓｃａｎｎｉｎｇ?ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ【ｒｉｉｃｒｏｓｃｏｐｙ?（ＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ）??ｉｍａｇｅ?ｏｔ、Ｃｕ／ＺｎＯ／Ａｌ２〇３?ｆｒｅｓｈ?ｃａｔａｌｙｓｔ１４、１??／?Ｃｕ??／?ｌａｙｅｒｅｄ??／?ＺｎＯｘ??、爲(wèi)????＼一、??ｒＬ?ｍ??１?，??圖１．４還原后心／乙…從丨處催化劑的模型圖１１３１??Ｆｉｇ?１．４?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｃｕ／ＺｎＯ／Ａｌ２〇３?ｆｒｅｓｈ?ｃａｔａｌｙｓｔ?ａｆｔｅｒ?ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ??Ｃｕ／ＺｎＯ催化劑經(jīng)常需加入其他助劑對(duì)催化劑改性，提高催化劑的穩(wěn)定性和??低溫活性等。Ａ１２０３是常用的催化劑載體，用以提高催化劑的穩(wěn)定性和選擇性｜４５１。??Ａｌｅｊｏ［４２１等人發(fā)現(xiàn)Ａｌ２０３的加入輕微地抑制了甲醇轉(zhuǎn)化率，但有效地提高了催化劑??
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李大東;;荷蘭AKZO公司1988年催化劑年會(huì)概況[J];石油煉制與化工;1989年08期

2 關(guān)磊;張博;任浩;張力嬙;;CO_2轉(zhuǎn)化新型催化劑的研究進(jìn)展[J];化工新型材料;2018年10期

3 徐君庭,封麟先;茂金屬催化劑負(fù)載化研究進(jìn)展[J];石油化工;1998年07期

4 龔文朋;楊水金;;合成蘋果酯催化劑的研究新進(jìn)展[J];甘肅石油和化工;2013年03期

5 孫煒巖;白杰;李春萍;劉進(jìn)榮;;銀系催化劑催化苯乙烯氧化反應(yīng)的應(yīng)用[J];化學(xué)通報(bào);2019年06期

6 張偉;龐月森;;TiO_2光催化劑負(fù)載改性和摻雜改性的方法綜述[J];湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2017年02期

7 趙瑞環(huán);于才淵;李爍;畢秋實(shí);王喜忠;;基于過(guò)渡金屬的低溫選擇性脫硝催化劑的制備與性能[J];化工進(jìn)展;2017年S1期

8 郜子興;楊文玲;;催化臭氧化處理抗生素廢水催化劑的制備[J];水處理技術(shù);2018年03期

9 ;新型催化劑可將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇[J];中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考;2018年11期

10 牛量;于濤;張曉;陳冰冰;石川;金星;;甲烷二氧化碳重整制合成氣催化劑的研究進(jìn)展[J];吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào);2018年11期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 袁承宗;過(guò)渡金屬基析氧反應(yīng)催化劑的設(shè)計(jì)、合成及其結(jié)構(gòu)與性能研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2019年

2 鮑曉冰;炭載貴金屬催化劑的析氫性能及機(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2019年

3 劉斌;鈰基催化劑表面氧空位及催化CO_2合成碳酸二甲酯反應(yīng)的研究[D];太原理工大學(xué);2018年

4 金海燕;鈷基復(fù)合催化材料的設(shè)計(jì)及其在電解水中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2018年

5 王晶;銅鈰基催化劑的制備及其在富氫氣中CO選擇性氧化的研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

6 蔣藝群;負(fù)載型鈀基催化劑的可控制備及其催化甲酸脫氫機(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2018年

7 杜翠翠;球磨法制備釩基催化劑催化降解氯苯及二噁英的基礎(chǔ)研究[D];浙江大學(xué);2018年

8 呂延龍;異原子摻雜的多孔碳氧還原催化活性的研究[D];北京化工大學(xué);2018年

9 魯婷;釩基催化劑催化氧氣氧化生物質(zhì)制備含氧化學(xué)品的研究[D];北京化工大學(xué);2018年

10 可丹丹;負(fù)載型鈷基納米催化劑對(duì)氨硼烷催化水解放氫性能研究[D];燕山大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張振亞;過(guò)渡金屬納米材料催化生物質(zhì)基呋喃醛高效轉(zhuǎn)化的研究[D];天津理工大學(xué);2019年

2 陸輝;鈀基高效納米二氧化碳還原電催化劑研究[D];華東理工大學(xué);2019年

3 周亞鴿;高選擇性釕催化劑上醇類非均相催化胺化的研究[D];華東理工大學(xué);2019年

4 鄧小倩;柔性甲醇水蒸汽重整制氫Cu基結(jié)構(gòu)化催化劑的設(shè)計(jì)[D];華東理工大學(xué);2019年

5 熊奇;乙炔法合成氯乙烯用無(wú)汞催化劑的研究[D];武漢工程大學(xué);2018年

6 崔志冰;生物質(zhì)碳基材料負(fù)載納米金屬催化劑的制備及加氫性能研究[D];鄭州大學(xué);2019年

7 張文生;丙烷選擇氧化制丙烯酸Mo-V-Te-Nb-O催化劑的摻雜研究[D];浙江大學(xué);2019年

8 談江喬;硼基催化劑上甲烷選擇氧化反應(yīng)的研究[D];廈門大學(xué);2018年

9 榮成禮;高效催化濕式氧化法處理甲醛廢水催化劑的研究[D];廈門大學(xué);2018年

10 翟雪峰;微米球狀金屬氧化物負(fù)載金屬催化劑的設(shè)計(jì)及其CO催化氧化性能研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2845243