LaNiO 3 /SiO 2 的A位取代對甲烷化反應催化性能的影響
發(fā)布時間：2021-08-16 19:55
Ni基催化劑在一氧化碳甲烷化反應中存在的主要問題是積碳和燒結,需要解決的核心問題是在保持活性較高的提前下提高催化劑的抗積碳和抗燒結能力。LaNiO3屬于鈣鈦礦型復合氧化物（PTO）,在PTO晶格中,A位（La）和B位（Ni）離子在原子水平上高度分散,且被限域在PTO晶粒中,還原后得到的A位La氧化物和B位Ni金屬構成的納米顆粒充分接觸,利于相互作用,可實現(xiàn)Ni粒子高度分散,且易于生成消積碳的碳酸鑭物種,從而能夠同時起到有效防止Ni顆粒的燒結和抗積碳的目的。LaNiO3的A位部分取代可以改變B位陽離子的氧化態(tài)及氧空位濃度,還原后生成的A、A’和B緊密接觸,可有望提高催化活性。本文通過檸檬酸絡合法制備了LaNiO3/SiO2催化劑用于一氧化碳甲烷化反應,采用XRD、H2-TPR、XPS、TG、BET等方法進行表征,分析不同元素摻雜、同類元素摻雜量、載體結構對催化劑結構、活性組分還原狀態(tài)及催化性能的影響,并探討它們之間的相互關系。La0.75A0.25...
【文章來源】：內蒙古工業(yè)大學內蒙古自治區(qū)
【文章頁數(shù)】：79 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
ABO3型鈣鈦礦的結構
高溫容易燒結和氧化。從文獻綜述的結果可知，能夠同時提高催化劑的抗燒結和抗積碳性能的方法包括以下兩種：多孔結構殼層(如 SiO2/Al2O3)封裝金屬納米粒子使用雙金屬催化劑，但該類型催化劑低溫活性降低。鈣鈦礦型氧化物 LaNiO3本身具有較強的抗積碳和抗燒結能力，但其相對于其他Ni 基催化劑活性較低，但其 A、B 位離子均可被其他離子部分取代，從而可以改變 B位離子的狀態(tài)及氧空位的濃度，有助于提高其催化性能�；谏鲜鏊悸罚菊撐臄M采用檸檬酸絡合法和等體積浸漬法，將前驅體組合在PTO 中，并使 PTO 晶粒高度分散在載體上，制備擔載的鈣鈦礦型復合氧化物。采用不同元素（Ce、Ca、Sr 及 Sm）進行 A 位取代，實現(xiàn)在 PTO 中摻雜助劑離子，將兩種助劑離子和活性組分離子高度分散和限制在前驅體晶粒中，還原后的 A、A’和 B 緊密接觸且高度分散于 SiO2載體上可提高催化性能。通過這樣的催化劑設計，可提高催化劑的低溫活性和抗燒結性能，以期解決或顯著改善 CO 甲烷化催化劑面臨的活性組分易燒結、易積碳和低溫活性低等問題，并系統(tǒng)研究催化劑結構特點。
圖 2-1 鈣鈦礦型氧化物 LaNiO3合成步驟流程圖Figure 2-1 Technological process for the synthesis steps of LaNiO3perovskite oxide2.2 樣品的表征2.2.1 X 射線粉末衍射（XRD）XRD 是采用日本理學（Rigaku）公司生產 SmartLab 9KW 型號 X 射線衍射儀測定的。采用 Cu 靶配置(波長 0.154nm)，配備高靈敏度的 D/teXUltra250 檢測系統(tǒng)，管電壓為 40kV，管流為 40mA，催化劑的掃描范圍寬角度 5°~80°，描速率為 30°/min。利用謝樂公式（Scherrer）對晶粒的尺寸進行計算，計算公式為： = 其中，D-為晶粒尺寸（nm），k-為 Scherrer 常數(shù)，一般取 0.89， -為 x 射線波長，等于 0.154nm， -為積分半高寬度。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]合成氣制天然氣甲烷化催化劑的研究進展[J]. 劉偉. 石油化工. 2018(02)
[2]甲烷合成催化劑及其抗燒結性能研究進展[J]. 常婕,李穌領,劉超雷,李晨佳,劉鵬翔,�？∈�. 工業(yè)催化. 2017(11)
[3]鈣助劑對負載型鎳/二氧化鈦催化劑甲烷化性能的影響[J]. 吳剛強,王煜炎,郎中敏,王亞雄,徐紹平. 無機鹽工業(yè). 2017(09)
[4]不同工藝條件下CO甲烷化催化劑的穩(wěn)定性[J]. 魏雪梅,唐浩東,李鑫,劉化章. 化學反應工程與工藝. 2015(05)
[5]甲烷化催化劑及其失活研究進展[J]. 郭秋雙,李晨佳,�？∈�. 工業(yè)催化. 2015(07)
[6]我國煤制天然氣產業(yè)動態(tài)、存在問題及建議[J]. 溫亮,張俊江. 煤化工. 2014(06)
[7]鈣鈦礦型氧化物La1-xMxNiO3的制備及其可見光催化性能[J]. 滕昭玉,黃俊川,劉林,廖莉玲,周清娣. 廣東化工. 2014(20)
[8]載體SiO2孔徑及助劑對Co/SiO2催化劑微觀結構及費托合成反應性能的影響[J]. 江云輝,付廷俊,呂靜,李振花. 高�；瘜W工程學報. 2014(03)
[9]Ce含量對Ni-Ce/Al2O3催化劑結構及漿態(tài)床CO甲烷化性能的影響[J]. 孟凡會,劉軍,李忠,鐘朋展,鄭華艷. 燃料化學學報. 2014(02)
[10]煤制天然氣甲烷化催化劑及機理的研究進展[J]. 李茂華,楊博,鹿毅,劉玉梅. 工業(yè)催化. 2014(01)
博士論文
[1]鈣鈦礦負載鎳催化劑用于乙醇水蒸氣重整制氫反應的研究[D]. 陳順權.天津大學 2010
[2]納米鈣鈦礦型ABO3復合氧化物的光催化氧化還原活性[D]. 楊秋華.天津大學 2003
碩士論文
[1]鈣鈦礦型雙功能氧電極LaNiO3的研究及應用[D]. 杜真真.合肥工業(yè)大學 2014
[2]具有介孔特征鈣鈦礦復合結構催化新材料的制備與表征[D]. 劉君.北京化工大學 2012
本文編號：3346290
【文章來源】：內蒙古工業(yè)大學內蒙古自治區(qū)
【文章頁數(shù)】：79 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
ABO3型鈣鈦礦的結構
高溫容易燒結和氧化。從文獻綜述的結果可知，能夠同時提高催化劑的抗燒結和抗積碳性能的方法包括以下兩種：多孔結構殼層(如 SiO2/Al2O3)封裝金屬納米粒子使用雙金屬催化劑，但該類型催化劑低溫活性降低。鈣鈦礦型氧化物 LaNiO3本身具有較強的抗積碳和抗燒結能力，但其相對于其他Ni 基催化劑活性較低，但其 A、B 位離子均可被其他離子部分取代，從而可以改變 B位離子的狀態(tài)及氧空位的濃度，有助于提高其催化性能�；谏鲜鏊悸罚菊撐臄M采用檸檬酸絡合法和等體積浸漬法，將前驅體組合在PTO 中，并使 PTO 晶粒高度分散在載體上，制備擔載的鈣鈦礦型復合氧化物。采用不同元素（Ce、Ca、Sr 及 Sm）進行 A 位取代，實現(xiàn)在 PTO 中摻雜助劑離子，將兩種助劑離子和活性組分離子高度分散和限制在前驅體晶粒中，還原后的 A、A’和 B 緊密接觸且高度分散于 SiO2載體上可提高催化性能。通過這樣的催化劑設計，可提高催化劑的低溫活性和抗燒結性能，以期解決或顯著改善 CO 甲烷化催化劑面臨的活性組分易燒結、易積碳和低溫活性低等問題，并系統(tǒng)研究催化劑結構特點。
圖 2-1 鈣鈦礦型氧化物 LaNiO3合成步驟流程圖Figure 2-1 Technological process for the synthesis steps of LaNiO3perovskite oxide2.2 樣品的表征2.2.1 X 射線粉末衍射（XRD）XRD 是采用日本理學（Rigaku）公司生產 SmartLab 9KW 型號 X 射線衍射儀測定的。采用 Cu 靶配置(波長 0.154nm)，配備高靈敏度的 D/teXUltra250 檢測系統(tǒng)，管電壓為 40kV，管流為 40mA，催化劑的掃描范圍寬角度 5°~80°，描速率為 30°/min。利用謝樂公式（Scherrer）對晶粒的尺寸進行計算，計算公式為： = 其中，D-為晶粒尺寸（nm），k-為 Scherrer 常數(shù)，一般取 0.89， -為 x 射線波長，等于 0.154nm， -為積分半高寬度。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]合成氣制天然氣甲烷化催化劑的研究進展[J]. 劉偉. 石油化工. 2018(02)
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[4]不同工藝條件下CO甲烷化催化劑的穩(wěn)定性[J]. 魏雪梅,唐浩東,李鑫,劉化章. 化學反應工程與工藝. 2015(05)
[5]甲烷化催化劑及其失活研究進展[J]. 郭秋雙,李晨佳,�？∈�. 工業(yè)催化. 2015(07)
[6]我國煤制天然氣產業(yè)動態(tài)、存在問題及建議[J]. 溫亮,張俊江. 煤化工. 2014(06)
[7]鈣鈦礦型氧化物La1-xMxNiO3的制備及其可見光催化性能[J]. 滕昭玉,黃俊川,劉林,廖莉玲,周清娣. 廣東化工. 2014(20)
[8]載體SiO2孔徑及助劑對Co/SiO2催化劑微觀結構及費托合成反應性能的影響[J]. 江云輝,付廷俊,呂靜,李振花. 高�；瘜W工程學報. 2014(03)
[9]Ce含量對Ni-Ce/Al2O3催化劑結構及漿態(tài)床CO甲烷化性能的影響[J]. 孟凡會,劉軍,李忠,鐘朋展,鄭華艷. 燃料化學學報. 2014(02)
[10]煤制天然氣甲烷化催化劑及機理的研究進展[J]. 李茂華,楊博,鹿毅,劉玉梅. 工業(yè)催化. 2014(01)
博士論文
[1]鈣鈦礦負載鎳催化劑用于乙醇水蒸氣重整制氫反應的研究[D]. 陳順權.天津大學 2010
[2]納米鈣鈦礦型ABO3復合氧化物的光催化氧化還原活性[D]. 楊秋華.天津大學 2003
碩士論文
[1]鈣鈦礦型雙功能氧電極LaNiO3的研究及應用[D]. 杜真真.合肥工業(yè)大學 2014
[2]具有介孔特征鈣鈦礦復合結構催化新材料的制備與表征[D]. 劉君.北京化工大學 2012
本文編號：3346290
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