二氧化碳的大量排放是全球溫室效應(yīng)日益嚴(yán)峻的主要原因之一,它嚴(yán)重影響人類的生存環(huán)境。二氧化碳加氫制高附加值化學(xué)品或燃料是解決碳排放問題并具有經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的有效途徑。二氧化碳甲烷化是二氧化碳加氫的基礎(chǔ)反應(yīng),具有重要的研究價(jià)值,對此展開研究有利于加深對二氧化碳加氫反應(yīng)的理解并為開發(fā)成本低、活性高、穩(wěn)定性強(qiáng)的新型工業(yè)催化劑提供參考。本論文以Ni/TiO₂催化劑為研究對象,全面考察了催化劑的二氧化碳甲烷化性能,系統(tǒng)探討了催化劑的構(gòu)-效關(guān)系,準(zhǔn)確研究了本征反應(yīng)動力學(xué),深入揭示了催化反應(yīng)的關(guān)鍵中間體。首先,采用浸漬法合成3%-15%不同金屬負(fù)載量的Ni/TiO₂催化劑,并用于二氧化碳甲烷化反應(yīng)測試以及結(jié)構(gòu)表征,發(fā)現(xiàn)金屬尺寸與催化性能密切相關(guān)。在結(jié)構(gòu)上,不同金屬負(fù)載量催化劑具有相似的比表面積、孔結(jié)構(gòu)、形貌,但不同的金屬尺寸;在性能上,3%Ni/TiO₂一氧化碳選擇性約為99%,15%Ni/TiO₂甲烷選擇性超過95%,隨鎳負(fù)載量增加,主產(chǎn)物由一氧化碳過度為甲烷。其次,結(jié)合TEM、TPR、XPS、化學(xué)吸附等表征... 

【文章來源】：鄭州大學(xué)河南省211工程院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

尺寸與表面自由能[52]

2實(shí)驗(yàn)部分20管頂端196-228mm的位置，最后將反應(yīng)管置于反應(yīng)裝置中。反應(yīng)過程中溫度由控溫程序控制，實(shí)際溫度通過溫度感應(yīng)器測齲裝樣前，采用熱電偶確定反應(yīng)裝置的恒溫區(qū)間，確保每次裝樣均在恒溫區(qū)內(nèi)。圖2.1實(shí)驗(yàn)裝置流程圖Figure2.1Flowchartofexperimentaldevice.圖2.2反應(yīng)器局部圖Figure2.2Partialmapofreactor.

3Ni/TiO2催化劑用于CO2甲烷化30首先，采用粒徑統(tǒng)計(jì)軟件對TEM圖中的Ni晶粒尺寸進(jìn)行量取和統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)金屬鎳以納米顆粒形式分?jǐn)?shù)在載體上，兩種催化劑金屬尺寸分別為8.86±0.38nm與12.56±0.58nm，即3%Ni/TiO2和15%Ni/TiO2催化劑尺寸存在顯著差距，該結(jié)果與XRD表征相一致的。其次，在催化劑上可以觀察到兩種晶格條紋，其中，晶格間距為0.345nm的對應(yīng)于TiO2的101面，而0.217nm歸屬為金屬Ni的111面，這說明在還原后的催化劑上金屬以Ni(111)為主而載體TiO2以101晶面為主。圖3.2還原后3%和15%Ni/TiO2催化劑的TEM圖。(a,b)3%Ni/TiO2,(c,d)15%Ni/TiO2.Figure3.2TEMimagesof3%Ni/TiO2and15%Ni/TiO2catalystsafterreduction(a,b)3%Ni/TiO2,(c,d)15%Ni/TiO2.另外，從圖3.3可知，催化劑上各元素分布均勻，金屬鎳均勻分散在載體TiO2上；在3%Ni/TiO2和15%Ni/TiO2催化劑上，Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2.33%和46810121416182022036912151821D=12.56±0.58Distribution/%Diameter/nm2468101214161803691215Distribution/%Diameter/nmD=8.86±0.38abdc

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]離子液體中電化學(xué)還原CO2研究評述與展望[J]. 馮建朋,張香平,尚大偉,高紅帥.  化工學(xué)報(bào). 2018(01)
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博士論文
[1]過渡金屬基催化劑制備及其CO2低溫甲烷化催化過程研究[D]. 郭鑫鵬.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 2019

碩士論文
[1]二氧化碳甲烷化新型高效催化劑的設(shè)計(jì)及其性能研究[D]. 孫晉偉.北京化工大學(xué) 2018
[2]鎳基催化劑二氧化碳甲烷化反應(yīng)性能研究[D]. 張立娟.天津大學(xué) 2018
[3]等離子體制備高效Ni/TiO2催化劑在CO2甲烷化和低溫積碳中的研究[D]. 周銳.天津大學(xué) 2017
[4]等離子體和助劑改性鎳基催化劑二氧化碳甲烷化研究[D]. 張麗.天津大學(xué) 2015
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本文編號：3617312