二氧化碳（CO₂）,既是主要的溫室氣體,同時也是一種廉價的碳資源。將CO₂轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品會極大地造福于人類的生產(chǎn)生活。不同于傳統(tǒng)的熱催化方法,介質(zhì)阻擋放電（DBD）等離子體與催化劑的結(jié)合可在低溫常壓的反應(yīng)條件下將二氧化碳加氫制得甲醇。本論文中,選用來源廣泛且成本低廉的鐵作為催化劑的活性組分,同時利用催化劑與等離子體間的協(xié)同作用來提高催化活性和選擇性,取得了以下的結(jié)果和結(jié)論:（1）在等離子體催化二氧化碳加氫制甲醇的實(shí)驗(yàn)中,反應(yīng)條件會顯著影響原料氣的轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)物的選擇性。通過對空管實(shí)驗(yàn)的條件進(jìn)行考察,得出優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件:循環(huán)水溫度60 ^oC、氣體總流速75 ml/min、氣體摩爾比例CO₂:H₂=1:3、放電功率18 W。（2）鐵基催化劑的載體材料由于吸附性質(zhì)以及介電性質(zhì)的不同表現(xiàn)出不同的催化活性。其中,在實(shí)驗(yàn)考察的金屬氧化物載體中,γ-Al₂O₃有利于甲醇的生成。相關(guān)表征結(jié)果表明:γ-Al₂O₃

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

二氧化碳的捕集過程流程圖

相比于單金屬催化劑而言,更易于產(chǎn)生新物相的雙金屬催化劑近年來也備受研究者的重視。例如,有文獻(xiàn)報(bào)道,Pt-Co,Fe-Mo和Ni-Mo等雙金屬催化劑被應(yīng)用于RWGS反應(yīng)中[6-8]。目前,雙金屬催化劑的合成主要有以下兩種途徑:(1)在負(fù)載之前得到雙金屬;(2)在催化劑制備過程中形成雙金屬。一般而言,雙金屬催化劑的催化活性和穩(wěn)定性往往都要優(yōu)于單金屬催化劑。例如,Abolfazl等人比較了Mo/Al2O3催化劑和Ni-Mo/Al2O3催化劑的催化劑活性[8]。結(jié)果表明:Ni金屬加入到Mo基催化劑中,會產(chǎn)生電子缺陷態(tài)的Ni物種,而且形成了新的物相NiMoO4,有助于催化劑反應(yīng)活性和穩(wěn)定性的改善。1.4.2 二氧化碳甲烷化反應(yīng)

載體與負(fù)載金屬間相互作用的強(qiáng)弱程度也會影響反應(yīng)物分子的活化和轉(zhuǎn)化過程。例如,Li等人考察了不同載體(即CeO2、TiO2和SiO2)對鎳基催化劑催化活性的影響[12]。經(jīng)產(chǎn)物實(shí)時分析可以得知:鎳納米粒子與載體CeO2間存在較強(qiáng)的相互作用,有助于二氧化碳和氫氣分子的活化。XPS以及UV Raman等表征結(jié)果也說明:Ni/CeO2催化劑表面上產(chǎn)生了更多的氧空位,其有助于鎳納米粒子的錨定。相較于Ni/SiO2和Ni/TiO2催化劑,Ni/CeO2催化體系有更高的TOF數(shù)以及甲烷選擇性。Lin等人研究了載體晶相對釕分散度的影響[11]。他們發(fā)現(xiàn):由于金屬-載體間相互作用強(qiáng)度的差異,金紅石晶型的TiO2與RuO2間存在更強(qiáng)的相互作用。而催化劑中形成的Ru-O-Ti鍵會提高Ru納米粒子的分散度,可有效抑制反應(yīng)過程中RuO2的團(tuán)聚。Romero-Sáez等人考察了催化劑制備方法對催化劑催化活性的影響[13]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在制備以碳納米管(CNT)為載體的Ni-ZrO2催化劑的過程中,分布浸漬法要優(yōu)于共浸漬法。經(jīng)一系列的催化表征分析可以得知:采用共浸漬法制備催化劑時,NiO納米粒子主要以核殼結(jié)構(gòu)包覆在ZrO2載體上。而采用分布浸漬法制得的催化劑,NiO納米粒子往往緊鄰著ZrO2載體,這可以大大增加Ni-ZrO2間的接觸面積,有助于二氧化碳分子的活化,進(jìn)而提高催化劑的催化活性,相關(guān)的示意圖見圖1.4。此外,催化劑制備過程中也有諸多變量可進(jìn)行調(diào)變來提高催化劑的催化活性。例如焙燒溫度的優(yōu)化、前驅(qū)體鹽的種類的選取(硝酸鹽、氯酸鹽以及草酸鹽等)、還原溫度以及還原氣氛的設(shè)定等[10,14]。


本文編號：3270613