CO₂是主要的溫室氣體,其過量排放導(dǎo)致全球氣候變化和海洋酸化。CO₂作為原料與可再生H₂反應(yīng)生產(chǎn)化學(xué)品不僅可以儲(chǔ)存過剩的可再生能源,還可以降低CO₂濃度,因此受到越來越多的關(guān)注。CO₂加氫制甲醇和逆水煤氣變換(RWGS)反應(yīng)是有效的CO₂直接和間接轉(zhuǎn)化利用途徑。CH₃OH不僅可用作燃料替代品和添加劑,也是合成其它高附價(jià)值化學(xué)品的關(guān)鍵原料。RWGS反應(yīng)獲得的合成氣(CO+H₂)是重要的化學(xué)原料,可通過費(fèi)托合成、甲醇合成等現(xiàn)有成熟的工藝合成一系列平臺(tái)化學(xué)品和燃料。因此,研制高效的RWGS和CO₂加氫合成甲醇催化劑是兼具學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值的重要課題,但極具挑戰(zhàn)性。論文開展了薄層鋁纖維氈結(jié)構(gòu)化NiIn(Ga)合金和In₂O₃催化劑的制備及其CO₂加氫制合成氣(RWGS)和甲醇催化性能的研究,兼顧了高效催化與熱質(zhì)傳遞強(qiáng)化的統(tǒng)一。論文研究...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 CO₂催化轉(zhuǎn)化
        1.2.1 CO₂直接加氫制甲醇
        1.2.2 逆水煤氣變換反應(yīng)
        1.2.3 CO₂加氫熱力學(xué)分析
    1.3 CO₂選擇性加氫研究進(jìn)展
        1.3.1 CO₂加氫制甲醇催化劑研究進(jìn)展
        1.3.2 CO₂加氫制甲醇反應(yīng)機(jī)理研究進(jìn)展
        1.3.3 RWGS催化劑研究進(jìn)展
        1.3.4 RWGS反應(yīng)機(jī)理研究進(jìn)展
        1.3.5 CO₂加氫制烴類研究進(jìn)展
            1.3.5.1 耦合合成甲醇反應(yīng)
            1.3.5.2 耦合RWGS反應(yīng)
            1.3.5.3 合成氣制烴類
    1.4 反應(yīng)過程強(qiáng)化技術(shù)—結(jié)構(gòu)催化劑
        1.4.1 整裝金屬結(jié)構(gòu)催化劑的組成特征
        1.4.2 整裝金屬結(jié)構(gòu)催化劑的制備和應(yīng)用
            1.4.2.1 整裝金屬結(jié)構(gòu)催化劑的制備
            1.4.2.2 CO₂選擇性加氫結(jié)構(gòu)催化劑研究現(xiàn)狀
    1.5 論文選題思想和研究?jī)?nèi)容
第二章 Ni₅Ga₃/SiO₂/Al₂O₃/Al-fiber催化劑常壓催化CO₂加氫制甲醇研究
    2.1 引言
        2.1.1 合金催化劑的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用
        2.1.2 Ni-Ga合金催化CO₂常壓加氫研究
        2.1.3 本章研究目的和思路
    2.2 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.1 催化劑制備
        2.2.2 催化劑表征
            2.2.2.1 熱重-差分掃描熱分析
            2.2.2.2 X射線衍射
            2.2.2.3 H₂程序升溫還原
            2.2.2.4 NH₃程序升溫脫附
            2.2.2.5 CO₂程序升溫脫附
            2.2.2.6 掃描電鏡
            2.2.2.7 透射電鏡
            2.2.2.8 N₂吸脫附
            2.2.2.9 電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜
        2.2.3 催化劑性能評(píng)價(jià)
    2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        2.3.1 載體Al₂O₃/Al-fiber的幾何形貌和結(jié)構(gòu)特征
        2.3.2 Ga(NO₃)₃·xH₂O結(jié)晶水含量分析
        2.3.3 Ni₅Ga₃/m-SiO₂/Al₂O₃/Al-fiber催化劑的甲醇合成性能
        2.3.4 催化劑表征
        2.3.5 SiO₂含量對(duì)催化劑性能的影響
            2.3.5.1 H₂-TPR
            2.3.5.2 NH₃-TPD
            2.3.5.3 CO₂-TPD
    2.4 本章小結(jié)
第三章 整裝H-In₂O₃/Al₂O₃/Al-fiber催化劑CO₂加氫制甲醇研究
    3.1 引言
        3.1.1 氧化銦簡(jiǎn)介
        3.1.2 氧化銦用于CO₂加氫制甲醇的研究進(jìn)展
        3.1.3 氧化銦合成現(xiàn)狀
        3.1.4 本章研究目的和思路
    3.2 實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.1 催化劑制備
        3.2.2 催化劑表征
            3.2.2.1 X射線光電子能譜
            3.2.2.2 原位紅外
        3.2.3 催化劑性能評(píng)價(jià)
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 In(NO₃)₃·xH₂O含水量研究
        3.3.2 整裝H-In₂O₃/Al₂O₃/Al-fiber催化劑制備條件的考察
            3.3.2.1 溶劑組成影響
            3.3.2.2 焙燒溫度影響
            3.3.2.3 溶劑熱溫度影響
            3.3.2.4 脲/銦摩爾比影響
        3.3.3 脲/銦比對(duì)H-In₂O₃/Al₂O₃/Al-fiber催化劑性能影響研究
            3.3.3.1 整裝H-In₂O₃/Al₂O₃/Al-fiber催化劑的CO₂加氫性能
            3.3.3.2 氧缺位和本征活性:H₂-TPR和XPS
            3.3.3.3 CO₂吸附能力:CO₂-TPD
        3.3.4 H-In₂O₃/Al₂O₃/Al-fiber催化劑上CO₂加氫路徑研究
            3.3.4.1 In-situ FTIR:CO₂加氫中間物種捕捉
            3.3.4.2 CO₂加氫制甲醇反應(yīng)機(jī)理分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 In-Ni合金催化劑RWGS反應(yīng)性能研究
    4.1 引言
        4.1.1 催化劑設(shè)計(jì)
        4.1.2 計(jì)算化學(xué)的應(yīng)用
        4.1.3 本章研究目的和思路
    4.2 計(jì)算和實(shí)驗(yàn)方法
        4.2.1 計(jì)算方法與模型
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)方法
            4.2.2.1 催化劑制備
            4.2.2.2 催化劑表征
            4.2.2.3 催化劑性能評(píng)價(jià)
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 Cu和In-Ni合金模型及吸附位點(diǎn)分析
        4.3.2 Cu(111)、InNi(001)、InNi₂(110)和InNi₃(001)面上RWGS反應(yīng)
            4.3.2.1 Cu(111)
            4.3.2.2 InNi(001)
            4.3.2.3 InNi₂(110)
            4.3.2.4 InNi₃(001)
            4.3.2.5 Cu(111)、InNi(001)、InNi₂(110)和InNi₃(001)面上RWGS反應(yīng)對(duì)比
        4.3.3 In-Ni合金催化劑的RWGS反應(yīng)性能
        4.3.4 In-Ni合金的CO₂吸附性能
        4.3.5 InNi₃合金物相碳化分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 InNi₃C_0.5合金CO₂加氫催化化學(xué)研究:實(shí)驗(yàn)與DFT理論計(jì)算
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)和計(jì)算方法
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)方法
            5.2.1.1 催化劑制備
            5.2.1.2 催化劑表征
            5.2.1.3 催化劑性能評(píng)價(jià)
        5.2.2 計(jì)算方法與模型
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 InNi₃C_0.5/Al₂O₃/Al-fiber催化劑表征
        5.3.2 InNi₃C_0.5/Al₂O₃/Al-fiber催化劑的RWGS反應(yīng)性能
        5.3.3 InNi₃C_0.5結(jié)構(gòu)模型
            5.3.3.1 穩(wěn)定體相—C原子排布情況
            5.3.3.2 穩(wěn)定表面
        5.3.4 InNi₃C_0.5(111)面上活性位點(diǎn)
            5.3.4.1 活性位點(diǎn)分析
            5.3.4.2 InNi₃C_0.5(111)面電荷分析
            5.3.4.3 活性位點(diǎn)數(shù)目分析
        5.3.5 InNi₃C_0.5(111)面上RWGS反應(yīng)機(jī)理
            5.3.5.1 CO₂、H₂、CO和H₂O在InNi₃C_0.5(111)面上的吸附研究
            5.3.5.2 InNi₃C_0.5(111)面的RWGS反應(yīng)路徑分析
        5.3.6 InNi₃C_0.5(111)面上CO₂加氫到甲醇/甲烷反應(yīng)研究
            5.3.6.1 InNi₃C_0.5(111)面上CO₂加氫到甲醇/甲烷的基元反應(yīng)
            5.3.6.2 InNi₃C_0.5(111)面上CO₂加氫到甲醇/甲烷的最優(yōu)路徑
        5.3.7 InNi₃C_0.5催化CO₂加氫反應(yīng)機(jī)理:原位FTIR和質(zhì)譜表征
        5.3.8 InNi₃C_0.5應(yīng)用拓展
            5.3.8.1 催化CO₂加氫制甲醇
            5.3.8.2 催化DMO加氫制EG
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)
參考文獻(xiàn)
科研成果
致謝



本文編號(hào)：3876842