甲烷催化裂解（CMD）作為一種新型和具有發(fā)展前景的制氫工藝,由于反應(yīng)過程產(chǎn)物易分離、無CO_x生成而受到廣泛關(guān)注。作為催化反應(yīng)的核心,催化劑的選擇與制備成為首要考慮因素。煤基活性炭（AC）具有來源廣、價格低廉、耐高溫、無金屬碳化物生成等優(yōu)點,但是煤中礦物質(zhì)在多孔炭成孔過程中的作用機理尚不明確。盡管該活性炭具有良好的耐高溫性,但是較低的反應(yīng)活性限制了工業(yè)化應(yīng)用。本論文針對炭基催化劑活性低、易失活等問題,通過對制備方法控制、添加助劑和碳源選擇等實現(xiàn)催化劑結(jié)構(gòu)調(diào)控,獲得高比表、高性能的炭基催化劑。首先采用浮選的小泉煤為碳源,KOH為活化劑,研究了煤中礦物質(zhì)含量和種類對所制備活性炭結(jié)構(gòu)以及催化甲烷裂解性能的影響。實驗表明:煤中礦物質(zhì)含量和組成對所得活性炭的結(jié)構(gòu)性能有顯著影響。隨著煤中礦物質(zhì)含量的增加,制備的活性炭總比表面積降低,而介孔表面積增大。煤樣活化后的洗滌方法也影響活性炭的結(jié)構(gòu)性質(zhì),水洗和酸洗使得礦物質(zhì)在活化反應(yīng)中所形成的鹽類物質(zhì)逐漸被脫除,其中溶于酸溶液的礦物質(zhì)鹽類在成孔過程中起到促進作用,尤其是介孔的形成。因此,活性炭比表面積和孔體積隨脫灰程度而增加,但是礦物質(zhì)含... 

【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)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

炭纖維形成機理[28]

圖1.2炭纖維形成機理[28]上述主要是基于金屬催化劑上甲烷裂解機理。然而對于炭基催化劑來說,裂解反應(yīng)主要發(fā)生在氣固相界面上,這里的氣固相界面包括表面缺陷、位錯、缺位等。炭催化甲烷裂解過程活性位這一概念已被普遍接受,它是催化劑的活性中心。在炭基催化劑表面,高能位(空價位、斷點位)和其它能量異常點,構(gòu)成了催化活性位的主要部分[26],如圖1.3所示。

然而其它研究發(fā)現(xiàn),煤中的礦物質(zhì)在活化過程中可以加速氣化反應(yīng),對煤的熱解和活性炭活化過程中的造孔有一定的促進作用。N A?zta?等[49]人研究了煙煤和酸洗煤低溫熱解過程中礦物質(zhì)對熱解產(chǎn)物的影響,揭示了煤中礦物質(zhì)如鈣、鐵、鎂等離子在熱解過程中具有催化作用,并隨著礦物質(zhì)的脫除,熱解轉(zhuǎn)化率提高。Tellez Juárez[44]等人認為煤中的礦物質(zhì)在活化過程中起到催化作用,從而使高灰煤在較低溫度下制備的活性炭具有較高的比表面積。Zhang[50]等人以煤直接液化殘渣為原料,通過KOH活化直接制備介孔炭材料,并用作催化甲烷裂解制氫。作者認為炭前驅(qū)體中的礦物質(zhì)與KOH反應(yīng)生成的鹽類可充當炭材料孔結(jié)構(gòu)的模板(如圖1.4所示),隨后通過外加礦物質(zhì)的實驗再一次證明了該結(jié)論。4)活化溫度與時間影響

【參考文獻】：
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博士論文
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本文編號：3514222