镍调变六铝酸盐LaNi_yAl_(12-y)O_(19-δ)催化甲烷部分氧化制合成气的研究

采用高温焙烧硝酸盐氧化物分解法,通过同晶取代作用,把过渡金属活性组分镍镶嵌在六铝酸盐晶体的晶格中,制备了一系列镍调变六铝酸盐复合氧化物LaNi_yAl_(12-y)O_(19-δ)催化剂,通过XRD、TPR、XPS等手段,考察了镍调变六铝酸盐LaNi_yAl_(12-y)O_(19-δ)的体相结构、氢还原性、表面性质和对甲烷部分氧化制合成气反应催化活性。六铝酸盐LaNiAl_(11)O_(19-δ)的体相结构在经过900℃还原前后基本保持不变,基于结合能数据和TPR实验可推断Ni的价态为Ni~(2+),且调变镍本身的价态不随其调变量的改变而改变。实验表明,还原六铝酸盐LaNi_yAl_(12-y)O_(19-δ)展示了良好的催化活性,在500～800℃反应温度范围内,甲烷和氧气的转化率随温度的升高而迅速增大,当870℃时,甲烷和氧气的转化率均可达到100%。在相同反应条件下,对不同调变量镍催化剂,其催化活性随镍调变量(y值)的增大而提高。该法制得的六铝酸盐催化剂在甲烷部分氧化制合成气反应中具有良好的稳定性和催化活性,并具有很好的应用前景。     

La取代对甲烷燃烧催化剂钡铁六铝酸盐性能促进作用的研究

用碳酸铵水溶液共沉淀法制备Ba1-xLaxFeAl11O19-δ六铝酸盐型催化剂,以甲烷燃烧为探针反应考察催化剂的氧化活性.甲烷催化燃烧的结果表明,La部分取代Ba可以提高催化剂的甲烷燃烧活性,随La取代量的增加,催化剂的起燃温度发生规律性变化,镧、钡之间存在最佳配比,其中活性最好的催化剂为Ba0.2La0.8FeAl11O19-δ,其催化甲烷燃烧的起燃温度仅有495℃(V(CH4)/V(O2)/V(N2)=1/4/95).XRD和SEM结果表明,不同含量镧搀杂的材料经1200℃/5h焙烧呈现典型的六铝酸盐结构特征,不同温度的焙烧实验表明,搀杂镧能够促进六铝酸盐相的形成.Diffuse UV-Vis表征催化剂结构中铁呈+3价,DiffuseUV-Vis和FTIR表征结果表明,Ba、La、Fe之间存在协同作用.     

Mn掺杂对LaFeMn_xAl_(11-x)O_(19)结构及其催化甲烷燃烧的影响

采用溶胶-凝胶法制备了同时掺杂Fe和Mn系列的六铝酸盐催化剂LaFeMnxAl11-xO19(x=0,0.5,1,2,3,4,5),通过X射线衍射、BET比表面积测定、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和程序升温还原技术对催化剂的结构进行了表征,考察了Mn掺杂量对催化剂结构及甲烷催化燃烧活性的影响。实验结果表明,LaFeMnxAl11-xO19催化剂在1 200℃焙烧后可形成完整的六铝酸盐晶型,同时具有较高的催化性能和高温稳定性。当Fe含量不变时,Mn掺杂量对催化剂的活性有较大的影响,掺杂Mn使催化剂的活性明显提高,但掺杂过量Mn后催化剂的活性又有所降低。其中LaFeMnAl10O19催化剂具有较大的比表面积(16.3m2/g)和较高的催化活性,起燃温度T10为497℃,完全转化温度为T90为701℃。     

六铝酸盐SrMAl_(11)O_(19-δ)催化剂上CO_2重整甲烷制合成气反应研究

制备了一系列六铝酸盐 Sr MAl11O19δ催化剂。并通过 XRD、XPS、TPR和 TGA等实验技术对催化剂的结构和性能进行了表征。结果表明 ,这类物质的还原性和对二氧化碳重整甲烷制合成气反应催化活性与其结构和晶格中过渡金属 M的性质密切相关。在 780℃反应 2 h,六铝酸盐 Sr Ni Al11O19δ表现出最高的催化活性和稳定性 ,CH4 和 CO2 转化率分别保持在 95 .0 %和 93 .4%以上 ,其它过渡金属 M取代六铝酸盐活性均低于Sr Ni Al11O19δ的活性。六铝酸盐晶格中过渡金属的活性顺序为 Ni Co>Fe>Mn>Cu。     

LaFeXAl12-XO19催化剂制备及其对甲烷催化燃烧活性的研究

用共沉淀法制备Fe做为活性组分的一系列六铝酸盐催化剂LaFeXAl12-XO19,通过BET、XPS、XRD等实验技术,对催化剂的结构和性质进行了考察。主要考察了Fe的取代量对催化剂结构以及对甲烷催化燃烧活性的影响。结果表明：催化剂在1200℃焙烧后可以形成完整的六铝酸盐晶型,同时具有较高的催化性能和高温稳定性,铁离子的取代量对于催化剂的特性有较大的影响。由于铁的加入催化剂的活性得到明显提高,其中以LaFeXAl12-XO19催化剂的活性最好。     

六铝酸盐CaMAl_(11)O_(19-δ)催化二氧化碳重整甲烷制合成气反应研究

通过过渡金属M(M=Fe、Co、Ni、Mn和Cu)的晶格取代作用,制备了一系列具有磁铅石结构的六铝酸盐复合金属氧化物催化剂CaMAl11O19-δ,并通过XRD、XPS和TPR等技术对催化剂的结构和性质进行了表征。结果表明,这类物质的还原性和催化活性与六铝酸盐的晶体结构和晶格中过渡金属性质密切相关。其中Ni取代六铝酸盐CaNiAl11O19-δ表现出较高催化活性和稳定性,在780℃反应2h,CH4和CO2转化率分别达93.4%和91.2%,没有发现活性组分烧结和催化剂失活,其它过渡金属取代催化剂活性均低于CaNiAl11O19-δ,过渡金属活性顺序为Ni>>Co>Fe>Mn>Cu。     

制备方法对BaAl_(12)O_(19-α)催化剂结构和甲烷催化燃烧活性的影响

采用反相微乳液法、普通氨水共沉淀法制备BaAl12O19-α六铝酸盐催化剂及其中的Al3+部分被Mn2+取代的BaMnAl11O19-α催化剂,研究了合成方法、Mn2+取代部分Al3+对催化剂晶相结构、比表面积、粒径以及甲烷催化活性的影响。结果表明,反相微乳液法制备的催化剂经1200℃焙烧后更有利于形成六铝酸盐晶相,且具有粒径小、比表面积大、甲烷催化活性高的特点。与BaAl12O19-α相比,BaMnAl11O19-α催化剂具有更高的比表面积(42.87m2/g)和更优异的催化活性,起燃温度T10%为473℃,T90%为668℃。     

Ba调变六铝酸盐的结构和性能表征

通过Ba调变制备了一系列六铝酸盐催化剂LaxBa1-xNiAl11O19-δ,并通过XRD,XPS,TPR,TEM,BET和TGA等技术对催化剂的结构,性质和对甲烷二氧化碳重整制合成气反应的催化性能以及催化剂表面积炭情况进行了表征,结果表明,Ba调变后六铝酸盐的微观结构有所变化,但Ba调变对催化剂的性质和催化性能均无明显影响,该系列六铝酸盐都具有较好的催化活性以及较高的抗烧结和抗积炭性能,是甲烷二氧化碳重整制合成气反应选择氧化的良好催化剂。     

反相微乳法制备二甲醚燃烧催化剂LaMAl11O19-δ的研究

在正庚烷、曲拉通、正辛醇和水按一定比例组成的反相微乳体系中制备了六铝酸盐LaMAl11O19-δ（M=Ni、Cu、Co、Mn和Fe）,并采用XRD对该催化剂的晶相进行分析,考察不同焙烧时间和引入不同金属离子对催化剂晶相结构和热稳定性的影响。结果表明,La作为镜面离子的六铝酸盐催化剂LaMAl11O19-δ的最佳焙烧条件是1050℃焙烧4h,Mn和Fe作为活性组分掺入的六铝酸盐具有较好的热稳定性。进一步考察催化剂LaMAl11O19-δ对二甲醚催化燃烧反应。结果表明,催化剂LaMAl11O19-δ产生了催化活性,使二甲醚起燃温度和完全燃烧转化温度均比没加催化剂时降低,起燃温度为170℃,430℃时有90％的燃烧转化率。研究还对反相微乳液的回收利用进行了初步探讨,在回收的反相微乳液中制备的催化剂依然有较好的热稳定性和催化活性。     

Co对YBa_2Co_xCu_(3-x)O_(7-δ)膜催化甲烷部分氧化制合成气性能的影响

在YBa2Cu3O7-δ(YBCO,其中δ表示材料结构中的氧空位)中掺杂Co元素制备了YBa2CoxCu3-xO7-δ膜,在膜反应器中考察了Co含量对YBa2CoxCu3-xO7-δ膜催化甲烷部分氧化制合成气性能的影响;采用XRD技术表征了YBa2CoxCu3-xO7-δ的晶相结构,并利用Jade软件计算了晶格参数。XRD表征结果显示,在正交相的YBCO中掺杂Co元素,Cu位可被Co部分代替;随Co含量的增加,正交相逐渐转变为四方相。实验结果表明,掺入少量的Co可较大幅度提高YBa2CoxCu3-xO7-δ膜的催化性能,当x>0.1时甲烷转化率和CO选择性均比x<0.1时有所降低,YBa2CoxCu3-xO7-δ膜催化性能的下降应归因于四方相的形成。SEM和EDS表征结果显示,适当增加Co含量可提高YBa2CoxCu3-xO7-δ膜的稳定性,并对其原因进行了分析。     

反相微乳法制备二甲醚燃烧催化剂LaMAl11O19-δ的研究

在正庚烷、曲拉通、正辛醇和水按一定比例组成的反相微乳体系中制备了六铝酸盐LaMAl11 O19-δ(M=Ni、Cu、Co、Mn和Fe),并采用XRD对该催化剂的晶相进行分析,考察不同焙烧时间和引入不同金属离子对催化剂晶相结构和热稳定性的影响.结果表明,La作为镜面离子的六铝酸盐催化剂LaMAl11 O19-δ的最佳焙烧条件是1 050℃焙烧4 h,Mn和Fe作为活性组分掺入的六铝酸盐具有较好的热稳定性.进一步考察催化剂LaMAl11 O19-δ对二甲醚催化燃烧反应.结果表明,催化剂LaMAl11 O19-δ产生了催化活性,使二甲醚起燃温度和完全燃烧转化温度均比没加催化剂时降低,起燃温度为170℃,430℃时有90%的燃烧转化率.研究还对反相微乳液的回收利用进行了初步探讨,在回收的反相微乳液中制备的催化剂依然有较好的热稳定性和催化活性.     

CexMnl0-xO20—δ固溶体氧化物的甲烷催化燃烧性能研究

采用共沉淀法制备了系列CexMnl0-xO20-δ固溶体氧化物甲烷燃烧催化剂，并采用XRD和BET对所得催化剂进行了表征。结果表明，在适当的Ce／Mn摩尔比范围内。试样经500℃焙烧可形成Ce／Mn固溶体复合氧化物，更高焙烧温度则导致催化剂比表面积下降和一定程度的烧结。500℃和800℃焙烧催化剂的活性变化规律略有不同，其活性主要由Ce／Mn摩尔比决定，其中活性最高的催化剂中Ce／Mn摩尔比为7：3。100h稳定性试验结果表明，经800℃焙烧的CexMnl0-xO20-δ催化剂具有良好的热稳定性。典型催化剂在低转化率下的宏观动力学实验结果表明，甲烷催化燃烧在CexMnl0-xO20-δ固溶体氧化物催化剂上为一级动力学反应，反应速率受催化剂固有性质控制。     

CexMn10-xO20-δ固溶体氧化物的甲烷催化燃烧性能研究

采用共沉淀法制备了系列CexMn10-xO20-δ固溶体氧化物甲烷燃烧催化剂,并采用XRD和BET对所得催化剂进行了表征.结果表明,在适当的Ce/Mn摩尔比范围内,试样经500℃焙烧可形成Ce/Mn固溶体复合氧化物,更高焙烧温度则导致催化剂比表面积下降和一定程度的烧结.500℃和800℃焙烧催化剂的活性变化规律略有不同,其活性主要由Ce/Mn摩尔比决定,其中活性最高的催化剂中Ce/Mn摩尔比为7:3.100h稳定性试验结果表明,经800℃焙烧的Ce3Mn7O20-δ催化剂具有良好的热稳定性.典型催化剂在低转化率下的宏观动力学实验结果表明,甲烷催化燃烧在CexMn10-xO20-δ固溶体氧化物催化剂上为一级动力学反应,反应速率受催化剂固有性质控制.     

溶剂对溶胶-凝胶法制备LaMnFe2Al9O19催化剂的影响

摘要 用溶胶凝胶法制备六铝酸盐催化剂LaMnFe2Al9O19，通过BET、XPS、XRD等技术，对催化剂的结构和性质进行了研究，主要考察了在制备过程中不同的醇做溶剂对催化剂结构及其甲烷催化燃烧活性的影响。结果表明：不同醇做溶剂所制备的催化剂LaMnFe2Al9O19 在1200℃焙烧后都可以形成完整的六铝酸盐晶型，且具有较高高温稳定性。同时对于催化剂的的催化性能也有较大的影响，用异丙醇做溶剂所得催化剂的催化活性最高，并保持了较大的比表面积。     

反应条件下的水蒸气处理对复合氧化物催化剂甲烷催化燃烧的影响

对水热法制备的LaMnAl11O19-α（LMA）催化剂和微乳液法制备的Ce0.5Ba0.5MnAl11O19-α（CBMA）催化剂进行了100h的甲烷催化燃烧活性试验,考察了反应条件下的水蒸气处理对催化剂的结构和甲烷催化燃烧活性的影响。结果表明：反应条件下的水蒸气处理促进了水热法制备的LMA催化剂中的六铝酸盐相晶粒长大,比表面积降低,从而引起活性下降。对微乳液法制备的CBMA催化剂,反应条件下的水蒸气处理使得催化剂中的γ-Al2O3转化为α-Al2O3从而引起比表面积的大幅度降低,但催化活性没有出现明显变化,仍保持着较高的甲烷燃烧活性。     

Mn~(2+)和La~(3+)对提高六铝酸盐热稳定性燃烧活性的作用

催化燃烧是提高效率,降低热NO_x污染的有效方法,要求活性组分及其载体具有良好的抗烧结性。这可通过在Al_2O_3中引入碱土金属离子组成层状结构的六铝酸盐来实现。以La~(3+)取代部分碱土离子(如Ba~(2+)等),能更容易获取纯净的六铝酸盐,而以Mn~(2+)取代部分Al~(3+),既可提高甲烷完全燃烧的活性,又增进了催化剂的高温热稳定性,再结合制备方法的改进,氧化铝载体及其活性组分的高温性能会得到显著改善。     

天然气催化燃烧催化剂的研究进展(下)

综述了近年来国内外甲烷燃烧催化剂的研究进展,包括Al2O3负载Pd、有序介孔硅负载Pd、铈基固溶体负载Pd、过渡金属氧化物负载Pd和其他载体负载Pd,负载型Pt、Au和多组分贵金属,非贵金属氧化物,钙钛矿型氧化物,类钙钛矿型氧化物,尖晶石型氧化物,烧绿石型氧化物以及六铝酸盐催化剂。讨论了这些催化剂对甲烷燃烧的活性、水热稳定性和抗硫性能,展望了研发新型高性能甲烷燃烧催化剂的未来发展趋势。     

天然气催化燃烧催化剂的研究进展(上)

综述了近年来国内外甲烷燃烧催化剂的研究进展,包括Al2O3负载Pd、有序介孔硅负载Pd、铈基固溶体负载Pd、过渡金属氧化物负载Pd和其他载体负载Pd,负载型Pt、Au和多组分贵金属,非贵金属氧化物,钙钛矿型氧化物,类钙钛矿型氧化物,尖晶石型氧化物,烧绿石型氧化物以及六铝酸盐催化剂。讨论了这些催化剂对甲烷燃烧的活性、水热稳定性和抗硫性能,展望了研发新型高性能甲烷燃烧催化剂的未来发展趋势。     

共沉淀法制备LaMnAl11 O19-δ催化剂及其甲烷燃烧催化活性的研究

以甲烷催化燃烧为目标反应,分别采用了碳酸铵和氨水为沉淀剂的共沉淀法制备了Mn取代的镧六铝酸盐催化剂。在不同的焙烧温度下通过物相分析,确定了最佳焙烧温度。用BET、XRD进行了物性表征,研究了沉淀剂的种类和沉淀温度对所制备催化剂的化学结构及甲烷催化燃烧活性的影响,最后考察了不同碳酸铵加入量下所得催化剂性能。结果表明：在1200℃左右焙烧4h可以形成完整的六铝酸盐晶型。氨水做沉淀剂在不同温度下所制备的催化剂从比表面积和活性上来看均不如碳酸铵所得催化剂。当沉淀温度为90℃、n（碳酸铵）／n（M^2＋）（其中M^2＋为带两个正电荷的金属离子）1．5时,所得催化剂的活性最高,起燃温度Tm为471℃,完全转化温度T90%为662℃。     

共沸蒸馏法制备稀土六铝酸盐催化剂LaMnAl11O19及甲烷燃烧催化性能的研究

用共沸蒸馏法制备了磁铅石型稀土高温燃烧催化剂LaMnAl11O19并用XRD、BET、TPR、FT-IR光谱及甲烷燃烧活性对其进行了表征,同时与碳酸铵共沉淀法和尿素均匀沉淀法比较.实验结果表明,共沸蒸馏法、碳酸铵共沉淀法和尿素均匀沉淀法在1400℃的高温下焙烧3 h均可制备出主相结构为LaMnAl11O19的六铝酸盐催化剂,共沸蒸馏法制备的试样TPR谱明显出现一个肩峰,有较高的比表面和甲烷催化燃烧活性.