Pr-Zr固溶体的制备及其氧化性能研究

通过共沉淀法制备了Pr0.7Zr0.3O2-δ复合氧化物氧载体,考察了制备温度、老化时间、pH以及母液浓度对Pr-Zr固溶体形成的影响,借助XRD、H2-TPR、O2-TPD和甲烷气-固反应等手段,进行了Pr-Zr固溶体制备最优路径的探索与其氧化性能的研究。结果表明:以Pr(NO3)3·6H2O和Zr(NO3)4为前驱盐,沉淀温度20℃、pH=12、800℃焙烧可制得Pr0.7Zr0.3O2-δ完美固溶体,固溶体的形成可增强材料晶格氧的移动性,从而提高其与甲烷的反应活性。     

甲烷干重整及金属-载体相互作用

CO2和CH4均是温室气体的重要成员并且数量可观，其资源化利用对于应对气候变化和能源危机具有重要意义。甲烷干重整是经典转化方式之一，将CO2 “供氧”还原反应和CH4 “需氧”氧化反应结合起来并相互转化，其产物合成气(H2和CO)可用于费 托合成碳氢化合物液态燃料。近年来，干重整已经成为能源环境领域热点之一，在重整新工艺和催化剂设计策略方面取得了重要进展，推动了高活性和高稳定性催化剂和新工艺研发。详细综述了甲烷干重整工艺和催化剂的研究成果，重点介绍了干重整工艺新发展和催化剂功能设计，结合Ni载体相互作用、双金属协同效应、界面效应、单原子催化等新策略对干重整工艺中的基础科学问题进行了探讨，并对干重整技术现有难点和未来发展方向进行了展望。     

Ce-Fe-O mixed oxide as oxygen carrier for the direct partial oxidation of methane to syngas

The Ce-Fe-O mixed oxide with a ratio of Ce/Fe=7:3, which was prepared by coprecipitation method and employed as oxygen carrier, for direct partial oxidation of methane to syngas in the absence of gaseous oxygen was explored. The mixed oxide was characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and scanning electron microscopy (SEM), and the catalytic performances were studied in a fixed-bed quartz reactor and a thermogravimetric reactor, respectively. Approximately 99.4% H2 se...     

Pr_(0.7)Zr_(0.3)O_(2-δ)选择性氧化甲烷制取合成气:氧载体稳定性（英文）

以共沉淀法制备的Pr0.7Zr0.3O2-δ固溶体作为氧载体,研究其在选择性氧化甲烷制取合成气工艺(CH4/空气氧化还原循环)中的服役性能。结合X射线衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、O2-程序升温脱附(O2-TPD)、比表面测试(BET)、X射线光电子能谱(XPS)表征手段描述氧载体在氧化还原循环反应过程中物化特性演变。结果表明,Pr0.7Zr0.3O2-δ固溶体在氧化还原反应中保持较高的甲烷反应活性与CO选择性,且能够保持反应性能稳定(CO选择性为83.5%~83.1%)。随着循环反应的进行,Pr-Zr固溶体保持了较高的热稳定性,但是表面氧的消失导致其还原性能下降。然而,表面氧的消失促进了氧空位的增加从而在一定程度上增强了氧移动能力,使足够的晶格氧参与到甲烷选择性氧化反应中,保证了较高的反应活性。通过比较新鲜、循环与老化后材料结构与还原性能,认为甲烷选择性氧化制取合成气工艺中的热点问题可以避免。     

高钙高铁煤渣处置含砷污酸的除砷行为及机理

针对重有色冶炼过程中的污酸处置长期存在危废产量大、环境成本高等难题,本文提出一种绿色工艺,结合高铁高钙煤渣特征,提出了高铁高钙煤渣无害化处置含砷污酸的新思路,达到去除污酸中砷离子且生成稳定含砷化合物的目的。研究了污酸与高铁高钙煤渣的在不同条件（加入量、反应时间、初始pH）的反应行为,并借助材料分析手段揭示了除砷机理。结果表明燃煤渣富含钙和铁氧化物,煤渣与污酸具有良好的反应效果和除砷作用。燃煤渣用于污酸除砷,最高除砷率可达98.31%,除砷能力最高可达82.52 mg/g,随着反应时间增加除砷效率和沉淀物稳定性明显提高。初始pH=0.98时,除砷效果最好,并且随着pH升高显著下降。煤渣中氧化铁溶于污酸,释放Fe3+,在氧化条件下沉淀砷酸根离子生成无定形砷酸铁,而后在Si、Al和Ca氧化物保护下,达到除砷固砷目的,形成浸出毒性低于5 mg/L的富砷沉淀渣。      

晶格氧部分氧化甲烷制合成气及其氧扩散行为研究

介绍了一种在熔融盐中利用金属氧化物的晶格氧部分氧化甲烷制合成气的新方法。以NiO为氧载体对其部分氧化甲烷的氧扩散行为进行了初步研究。利用XRD和GC等分析手段,在自行设计的氧扩散行为研究反应器中对熔融盐体系和产物气进行了分析研究。结果表明,在800℃的碳酸熔融盐中,CH4通过不含NiO氧载体的熔融盐层时H2、CO浓度仅为13.67%和20%,而通过含NiO氧载体的熔融盐层时H2、CO浓度明显增至45.9%和24.5%;实验表明NiO能够提供出自身晶格氧把CH4部分氧化成n(H2)/n(CO)接近理论值2的合成气;NiO在熔融碳酸盐体系中虽有少量溶解,但主要不以离子化形式扩散氧,而是CH4与NiO分子间发生气固反应占主导,在这一过程中NiO分子中晶格氧是甲烷部分氧化的活性氧物种。     

甲烷部分氧化及重整反应多相催化剂的研究进展

介绍国内外甲烷制合成气技术中多相催化剂的研究进展,包括催化剂在水蒸气重整、甲烷部分氧化和二氧化碳重整制合成气技术中的研究情况,重点评述了催化剂的活性组分、助剂和载体方面的研究进展及存在的问题。     

Cu(Ⅰ)/AC(HZSM)吸附剂的制备及变压吸附CO的性能研究

选择活性炭(AC)或分子筛(HZSM-5)为吸附剂载体,采用等体积浸渍法制备Cu(I)/AC(HZSM)吸附剂.利用比表面积(BET)及H2程序升温还原(H2-TPR)表征手段.结合固定床评价了装置,研究了载体类型、预处理方法以及还原温度对吸附剂性能的影响.结果表明,以活性炭为载体时吸附性能优于分子筛为载体时的吸附性能;水洗处理降低了吸附剂的吸附能力;吸附剂原位活化还原温度过低不利于Cu2+→Cu+的还原,350℃时吸附剂的吸附性能最好.     

铁捕集铂族金属的熔渣调控及其捕集机理的理论计算研究

以汽车废催化剂为原料的铂族金属(PGMs)再生利用不仅缓解供需矛盾,而且还能保障国家战略储备金属需求,具有重大战略意义.汽车废催化剂成分复杂,火法捕集PGMs的过程需要进行大量的实验以获得最佳的熔渣,从而提高PGMs的回收率.通过FactSage的理论计算对炉渣反应平衡模拟以达到优化炉渣的目的.FactSage计算结果表明,当添加剂CaO、SiO₂、Na₂CO₃和CaF₂的添加量分别占汽车废催化剂质量分数的40%、15%、30%和5%时,熔渣的性质最佳,即渣相的完全温度为1 330℃,粘度为1.92 Pa·s.本工作还结合DFT计算对铁捕集汽车废催化剂中PGMs的机理进行了研究.在超过1 390℃的高温条件下,Rh以取代掺杂的类型和δ-Fe形成合金结构.在912～1 390℃的温度区间内,Pd以取代掺杂的方式和γ-Fe形成合金,并只有在该温度区间才能形成Pd-Fe合金.此外,在该温度区间下,大部分Pt被捕集并以取代掺杂的方式和γ-Fe形成合金.当温度低于912℃时,Rh和Pt再次被α-Fe捕集并形成...     

Preparation and characterization of Ce1-xFexO2 complex oxides and its catalytic activity for methane selective oxidation

A series of Ce1-xFexO2 （x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1） complex oxide catalysts were prepared using the coprecipitation method. The catalysts were characterized by means of XRD and H2-TPR. The reactions between methane and lattice oxygen from the complex oxides were investigated. The characteristic results revealed that the combination of Ce and Fe oxide in the catalysts could lower the temperature necessary to reduce the cerium oxide. The catalytic activity for selective CH4 oxidation was strongly influenced by dropped Fe species. Adding the appropriate amount of Fe2O3 to CeO2 could promote the action between CH4 and CeO2. Dispersed Fe2O3 first returned to the original state and would then virtually form the Fe species on the catalyst, which could be considered as the active site for selective CH4 oxidation. The appearance of carbon formation was significant and the oxidation of carbon appeared to be the rate-determining step; the amounts of surface reducible oxygen species in CeO2 were also relevant to the activity. Among all the catalysts, Ce0.6Fe0.402 exhibited the best activity, which converted 94.52% of CH4 at 900 ℃.