本文關(guān)鍵詞：高分散Pd、Ru催化劑的制備、表征及在CO_2加氫轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： CO_2加氫 CO_2甲烷化 甲醇 Pd/ZnO/Al_2O_3 Ru/TiO_2 Ru/TiO_2/Al_2O_3

【摘要】：隨著CO2收集捕獲和可再生能源制氫技術(shù)的日益成熟,將CO2加氫轉(zhuǎn)化制取能源化學(xué)品成為儲(chǔ)能領(lǐng)域一個(gè)重要的研究熱點(diǎn)。CO2加氫合成甲烷和甲醇兼具儲(chǔ)能和CO2減排雙重意義,成為CO2催化轉(zhuǎn)化的優(yōu)先發(fā)展方向；其中,高性能催化劑的研發(fā)是該技術(shù)的關(guān)鍵。據(jù)此,本論文主要圍繞以下幾方面展開研究：(1)采用浸漬法制備Ru/TiO2催化劑,研究不同預(yù)處理溫度(300℃-800℃)對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)的影響及在C02甲烷化反應(yīng)中的活性變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著預(yù)處理溫度逐漸增高,載體向Ru表面遷移形成TiOx層,且載體表面羥基數(shù)量先逐漸增加,然后降低。將該變化與CO2甲烷化活性相關(guān)聯(lián),發(fā)現(xiàn)甲烷化的活性依賴于TiOx層對(duì)Ru顆粒的包裹程度和載體表面的羥基數(shù)量。此外,借助原位DRIFTS初步探討了CO2甲烷化的反應(yīng)機(jī)理。(2)采用等體積浸漬法制備了TiO2-Al2O3復(fù)合氧化物,然后在其表面負(fù)載貴金屬Ru,制得Ru/TiO2/Al2O3催化劑,考察了不同Ti02含量、載體煅燒溫度對(duì)Ru/TiO2/Al2O3催化劑在C02甲烷化反應(yīng)中催化性能的影響。結(jié)果表明,隨著煅燒溫度升高至950℃,Ti02由銳鈦礦轉(zhuǎn)化為金紅石,由于金紅石相Ti02與Ru02晶型相同、晶格匹配程度高,一方面提高了Ti02表面Ru02的分散度,更重要的是有效抑制了還原過(guò)程中Ru納米粒子聚集長(zhǎng)大,導(dǎo)致CO2甲烷化的活性提高2.1倍。(3)以Pd/ZnO/Al2O3為催化劑,考察了制備方法、還原溫度及Pd負(fù)載量對(duì)C02加氫合成甲醇反應(yīng)催化性能的影響。結(jié)果表明催化劑中PdZn合金的比例隨著制備方法和還原溫度的變化而改變,導(dǎo)致甲醇選擇性發(fā)生相應(yīng)變化。此外,降低Pd負(fù)載量導(dǎo)致Pd納米粒子尺寸減小,在H2還原過(guò)程中有利于形成PdZn合金和金屬載體界面處被ZnOx島修飾的Pd結(jié)構(gòu),使得甲醇選擇性進(jìn)一步提高。(4)考察了一系列過(guò)渡金屬(Ir、Pt、Au、Cu、Ag)摻雜對(duì)Ni-Zn雙金屬催化劑在乙炔選擇加氫反應(yīng)中催化性能的影響。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn),摻雜金屬Au對(duì)催化性能的提高最為顯著。借助一系列表征分析其原因是Au摻雜不但減弱Ni-Zn雙金屬催化劑對(duì)乙炔的吸附強(qiáng)度,同時(shí)有效抑制了催化劑表面積碳的形成。
【關(guān)鍵詞】：CO_2加氫 CO_2甲烷化 甲醇 Pd/ZnO/Al_2O_3 Ru/TiO_2 Ru/TiO_2/Al_2O_3
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O643.36
【目錄】：

• 摘要13-14
• ABSTRACT14-16
• 符號(hào)說(shuō)明16-18
• 第1章 緒論18-46
• 1.1 溫室效應(yīng)18-19
• 1.2 CO_2減排19-20
• 1.3 CO_2加氫轉(zhuǎn)化意義20-21
• 1.4 CO_2活化21-22
• 1.5 CO_2利用22-23
• 1.6 合成甲烷23-33
• 1.6.1 合成甲烷熱力學(xué)分析23-24
• 1.6.2 合成甲烷催化劑24-30
• 1.6.3 合成甲烷反應(yīng)機(jī)理30-33
• 1.7 合成甲醇33-43
• 1.7.1 甲醇的重要性33
• 1.7.2 CO_2合成甲醇熱力學(xué)分析33-34
• 1.7.3 合成甲醇催化劑34-39
• 1.7.4 合成甲醇機(jī)理研究39-43
• 1.8 本論文選題依據(jù)及設(shè)計(jì)思路43-44
• 1.9 本論文創(chuàng)新點(diǎn)44-46
• 第2章 實(shí)驗(yàn)總述46-54
• 2.1 原料與試劑46-47
• 2.2 催化劑性能測(cè)試47-51
• 2.2.1 CO_2加氫甲烷化反應(yīng)性能測(cè)試47-48
• 2.2.2 CO_2加氫合成甲醇反應(yīng)性能測(cè)試48-50
• 2.2.3 乙炔選擇加氫制乙烯反應(yīng)性能測(cè)試50-51
• 2.3 催化劑表征51-54
• 2.3.1 電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-AES)51
• 2.3.2 電鏡(HRSEM、TEM、HAADF-STEM)51
• 2.3.3 X射線衍射(XRD)51
• 2.3.4 比表面和孔徑分布測(cè)定51
• 2.3.5 程序升溫還原(H_2-TPR)51-52
• 2.3.6 H_2脈沖吸附和H_2-O_2滴定52
• 2.3.7 H_2程序升溫脫附(H_2-TPD)52
• 2.3.8 程序升溫氧化(O_2-TPO)52
• 2.3.9 X射線精細(xì)吸收譜(XAFS)52-53
• 2.3.10 原位紅外光譜(In-situ FT-IR)53
• 2.3.11 X射線光電子能譜(XPS)53-54
• 第3章 預(yù)處理溫度對(duì)Ru/rutile-TiO_2催化劑結(jié)構(gòu)及其在CO_2甲烷化反應(yīng)中的性能影響54-72
• 3.1 引言54-55
• 3.2 催化劑制備55
• 3.2.1 載體TiO_2的制備55
• 3.2.2 Ru/r-TiO_2催化劑的制備55
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果55-67
• 3.3.1 預(yù)處理溫度對(duì)催化劑活性的影響55-58
• 3.3.2 催化劑表征58-67
• 3.4 討論67-71
• 3.4.1 粒徑效應(yīng)67-68
• 3.4.2 Ru的化學(xué)狀態(tài)68
• 3.4.3 TiO_2層的遷移68-69
• 3.4.4 TiO_2的化學(xué)狀態(tài)69-70
• 3.4.5 RuO_2對(duì)CO_2解離的影響70
• 3.4.6 CO_2甲烷化反應(yīng)機(jī)理70-71
• 3.5 小結(jié)71-72
• 第4章 TiO2/Al_2O_3復(fù)合氧化物負(fù)載的Ru基催化劑的制備及在CO_2甲烷化反應(yīng)中的研究72-82
• 4.1 引言72
• 4.2 催化劑制備72-73
• 4.2.1 載體TiO_2-Al_2O_3復(fù)合氧化物的制備72
• 4.2.2 Ru/TiO_2-Al_2O_3催化劑的制備72-73
• 4.3 結(jié)果與討論73-80
• 4.3.1 不同載體對(duì)CO_2轉(zhuǎn)化率的影響73-75
• 4.3.2 TiO_2負(fù)載量對(duì)CO_2轉(zhuǎn)化率的影響75-77
• 4.3.3 載體煅燒溫度對(duì)CO_2轉(zhuǎn)化率的影響77-80
• 4.4 小結(jié)80-82
• 第5章 Pd/ZnO/Al_2O_3在CO_2加氫合成甲醇反應(yīng)中的活性位研究82-98
• 5.1 引言82-83
• 5.2 催化劑制備83-84
• 5.2.1 前驅(qū)體Zn-Al水滑石的制備83-84
• 5.2.2 Pd/ZnO/Al_2O_3催化劑的制備84
• 5.3 結(jié)果與討論84-97
• 5.3.1 載體及制備方法對(duì)催化劑反應(yīng)性能的影響84-85
• 5.3.2 還原溫度對(duì)催化劑反應(yīng)性能的影響85-90
• 5.3.3 Pd負(fù)載量對(duì)催化劑反應(yīng)性能的影響90-97
• 5.4 小結(jié)97-98
• 第6章 Au摻雜的Ni-Zn雙金屬催化劑催化乙炔選擇加氫反應(yīng)的研究98-108
• 6.1 引言98-99
• 6.2 催化劑制備99-100
• 6.2.1 前驅(qū)體Ni-Zn-Al水滑石的制備99
• 6.2.2 過(guò)渡態(tài)金屬修飾的Ni-Zn催化劑的制備99-100
• 6.3 結(jié)果與討論100-106
• 6.3.1 催化劑活性評(píng)價(jià)100-101
• 6.3.2 DTG-TPO101-102
• 6.3.3 催化劑表征102-106
• 6.4 小結(jié)106-108
• 第7章 結(jié)論與展望108-110
• 7.1 結(jié)論108-109
• 7.2 展望109-110
• 參考文獻(xiàn)110-134
• 致謝134-136
• 作者簡(jiǎn)介及讀博期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文與研究成果136-138
• 附件138-165

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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本文編號(hào)：1042004