化石能源直接燃燒產(chǎn)生的大量二氧化碳和甲烷等溫室氣體進(jìn)入大氣層后導(dǎo)致地球升溫而造成的全球氣候變暖是人類迄今所面臨的最重大環(huán)境問題,全球氣候變暖已嚴(yán)重影響到人類的生存和可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程。Fischer-Tropsch （F-T）合成技術(shù)是將煤、天然氣和生物質(zhì)氣化成合成氣進(jìn)而轉(zhuǎn)化為烴類液體燃料,大規(guī)模地生產(chǎn)高品質(zhì)的汽油、柴油等清潔油品和其它高附加值化學(xué)品的二次能源轉(zhuǎn)化技術(shù),是減少環(huán)境污染、緩解石油資源短缺、推進(jìn)煤炭清潔高效利用的重要途徑。然而,F-T合成尾氣中CO2、CH4等溫室氣體的排放及生產(chǎn)過程的高能耗制約了該技術(shù)的長足發(fā)展。設(shè)計和制備具有高反應(yīng)活性以及高C5+選擇性F-T合成催化劑是解決該問題的重要手段之一。CH4/CO2重整制合成氣技術(shù)是對溫室氣體CO2、CH4進(jìn)行合理轉(zhuǎn)化與利用的工藝過程,F-T合成反應(yīng)和CH4/CO2重整具有相似的催化劑體系,而且,F-T合成反應(yīng)為一放熱反應(yīng),CH4/CO2重整為一吸熱反應(yīng),將這兩種反應(yīng)過程進(jìn)行耦合不僅有助于F-T合成反應(yīng)中溫室氣體的減排,通過物質(zhì)循環(huán)和能量流動達(dá)到反應(yīng)過程中的生態(tài)平衡,具有極其重要的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)意義。 本論文根據(jù)F-T合成反應(yīng)... 

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 化石能源使用與氣候變化
    1.2 Fischer-Tropsch合成的技術(shù)概況
        1.2.1 F-T合成催化劑的研究進(jìn)展
        1.2.2 催化劑活性組分
        1.2.3 鈷基催化劑的載體效應(yīng)
        1.2.4 催化劑助劑的影響
        1.2.5 催化劑制備方法的影響
    1.3 多孔材料的合成及在催化領(lǐng)域中的應(yīng)用
    1.4 復(fù)合氧化物在F-T合成反應(yīng)中的應(yīng)用
    1.5 F-T合成反應(yīng)熱力學(xué)
    1.6 甲烷二氧化碳重整技術(shù)簡介
        1.6.1 CH_4/CO_2重整反應(yīng)催化劑體系
        1.6.2 CH_4/CO_2重整反應(yīng)熱力學(xué)
    1.7 本論文研究內(nèi)容及工作思路
    參考文獻(xiàn)
第二章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 原料與試劑
    2.2 載體與催化劑的制備
        2.2.1 載體的制備
        2.2.2 催化劑的制備
    2.3 載體與催化劑性質(zhì)的表征
        2.3.1 比表面積及孔結(jié)構(gòu)測試
        2.3.2 粉末X-射線衍射(XRD)
        2.3.3 程序升溫還原(TPR)
        2.3.4 透射電鏡分析(TEM)
        2.3.5 掃描電鏡分析(SEM)
        2.3.6 X-射線能譜分析(EDS)
        2.3.7 X-射線光電子能譜(XPS)
        2.3.8 熱重分析(TG-DSC)
        2.3.9 氫氣化學(xué)吸附(H_2-chemisorption)
        2.3.10 等離子-原子發(fā)射光譜分析(ICP-AES)
    2.4 催化劑反應(yīng)性能評價
        2.4.1 F-T合成反應(yīng)
        2.4.2 CH_4/CO_2重整催化反應(yīng)
    參考文獻(xiàn)
第三章 不同結(jié)構(gòu)Co/ZrO_2催化劑的F-T合成反應(yīng)性能
    3.1 引言
    3.2 催化劑的制備及物理化學(xué)性能表征
        3.2.1 不同結(jié)構(gòu)ZrO_2載體的制備
        3.2.2 催化劑的制備
        3.2.3 載體與催化劑的制備物理化學(xué)性質(zhì)表征
    3.3 F-T合成催化反應(yīng)性能評價
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1. 載體與催化劑的N_2-吸附/脫附實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        3.4.2. 催化劑XRD分析
        3.4.3. 電鏡分析
        3.4.4 X-射線光電子能譜(XPS)
        3.4.5 程序升溫還原(TPR)
        3.4.6 催化劑的氫氣化學(xué)吸附
    3.5 F-T合成催化反應(yīng)性能評價
    3.6 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 以鈰鋯固溶體為載體的F-T合成鈷基催化劑的研究
    4.1 引言
    4.2 催化劑的制備及物理化學(xué)性質(zhì)表征
        4.2.1. 不同Ce/Zr比的介孔Zr_xCe_(1-x)O_2固溶體載體的制備
        4.2.2. 以鈰鋯固溶體為載體的鈷基催化劑的制備
        4.2.3. 載體與催化劑的制備物理化學(xué)性質(zhì)表征
    4.3 F-T合成催化反應(yīng)性能評價
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1. 鈰鋯固溶體載體與催化劑的XRD測試結(jié)果
        4.4.2. Ce_xZr_(1-x)O_2載體與催化劑的N_2-吸附/脫附實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.4.3. 電鏡分析
        4.4.4 催化劑的程序升溫還原
        4.4.5 X-射線光電子能譜
        4.4.6 催化劑的氫氣化學(xué)吸附
    4.5 F-T合成催化反應(yīng)性能評價
    4.6 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 Ce為助劑Co/ZrO_2的F-T反應(yīng)催化性質(zhì)研究
    5.1 引言
    5.2 催化劑的制備
        5.2.1 介孔ZrO_2載體的制備
        5.2.2 CeO_2改性的ZrO_2載體的制備
        5.2.3 催化劑的制備
        5.2.4. 載體與催化劑的制備物理化學(xué)性質(zhì)表征
    5.3 F-T合成催化反應(yīng)性能評價
    5.4 結(jié)果與討論
        5.4.1 X-射線衍射分析
        5.4.2 載體和催化劑的織構(gòu)和結(jié)構(gòu)性能分析
        5.4.3 載體和催化劑的TEM分析
        5.4.4 催化劑的還原性能(TPR)研究
        5.4.5 催化劑的氫氣化學(xué)吸附(H_2-chemisorption)研究
    5.5 F-T合成催化反應(yīng)性能評價
    5.6 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第六章 Co/Ce_xZr_(1-x)O_2催化劑的CH_4/CO_2重整反應(yīng)性能及費(fèi)托合成反應(yīng)與二氧化碳重整反應(yīng)耦合溫室氣體減排評價
    6.1 引言
    6.2 催化劑的制備及物理化學(xué)性質(zhì)表征
        6.2.1 Ce_xZr_(1-x)O_2載體的制備
        6.2.2 Co/Ce_xZr_(1-x)O_2催化劑的制備
        6.2.3. 載體與催化劑的制備物理化學(xué)性質(zhì)表征
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 催化劑的XRD分析
        6.3.2 催化劑的TPR分析
        6.3.3 載體N_2-吸附/脫附與催化劑的織構(gòu)性質(zhì)
    6.4 CH_4/CO_2重整催化反應(yīng)性能評價
    6.5 催化劑的形貌及積碳分析
        6.5.1 催化劑的透射電鏡(TEM)分析
        6.5.2 催化劑的積碳分析
    6.6 F-T合成反應(yīng)與CH_4/CO_2重整催化反應(yīng)的耦合及溫室氣體減排
    6.7 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
全文總結(jié)
附圖
攻讀博士期間發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]二氧化碳封存和資源化利用研究進(jìn)展[J]. 蔣蘭蘭,宋永臣,趙越超.  能源與環(huán)境. 2010(03)
[3]費(fèi)托合成催化劑的研究進(jìn)展[J]. 蘇海全,張曉紅,丁寧,杜永,馬云,白鳳華,曾尚紅,于世泳.  內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2009(04)
[4]貴金屬助劑對費(fèi)-托合成用鈷基催化劑的促進(jìn)作用[J]. 張輝,儲偉.  化學(xué)進(jìn)展. 2009(04)
[5]鈰鋁柱撐蒙脫土的制備及其負(fù)載鈷催化劑的費(fèi)托反應(yīng)性能[J]. 董慧,曾尚紅,蘇海全,杜永,張玉龍,胡瑞生.  中國稀土學(xué)報. 2009(01)
[6]費(fèi)托合成CeO2助Co/SiO2催化劑的失活[J]. 代小平,余長春,李然家.  催化學(xué)報. 2007(12)
[7]Co/SiO2催化劑催化費(fèi)托合成中CeO2助劑的作用[J]. 代小平,余長春,李然家,師海波,沈師孔.  催化學(xué)報. 2006(10)
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[10]La2O3助劑對Co/AC催化劑上費(fèi)-托合成反應(yīng)性能的影響[J]. 熊建民,丁云杰,王濤,呂元,朱何俊,羅洪原,林勵吾.  催化學(xué)報. 2005(10)

博士論文
[1]費(fèi)托合成反應(yīng)的催化劑制備和性能研究及其對生態(tài)環(huán)境的影響[D]. 白鳳華.內(nèi)蒙古大學(xué) 2008



本文編號：3692535