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。     

非贵金属氧化物甲烷催化燃烧催化剂的研究进展

非贵金属类催化剂因其低廉的价格和较高的热稳定性在催化甲烷燃烧领域受到广泛关注,但较差的低温活性限制了其发展.为了解决此问题,对非贵金属催化剂的种类、特点及研究进展进行了概括,并对其日后的研究方向进行了展望,以期通过开发新的载体和制备方法来提高其活性,为今后设计和合成更高效的催化剂提供新的研究思路.     

甲烷催化燃烧催化剂研究进展

甲烷催化燃烧的目的是通过催化作用降低燃料的起燃温度，加深甲烷氧化程度，从而提高燃料利用率。概述了甲烷催化燃烧的催化机理及硫化物和水蒸气对催化剂活性的影响，综述了近年来有代表性的催化剂体系尤其是非贵金属催化剂的研究进展：贵金属催化剂具有很高的催化活性，但一般热稳定性差，成本较高；钙钛矿型催化剂和六铝酸盐系列催化剂有很好的高温催化活性，因其价格较低，有更好的发展前景；固溶体催化剂对于甲烷催化燃烧反应也有良好的催化活性和稳定性，但对此类催化剂的研究还较少，建议研究者予以重视。     

甲烷催化燃烧整体型催化剂研究进展

甲烷催化燃烧是一种高效率、低污染的能源利用和废气处理技术。该反应在高温、高空速下进行,对催化剂的结构和性质有特殊要求。整体型催化剂因压降低、催化效率高、机械强度和热稳定性好等特点,在甲烷催化燃烧反应中得到广泛应用。本文对贵金属、钙钛矿、六铝酸盐、金属复合氧化物四类整体型催化剂在甲烷催化燃烧中的应用进行了评述,包括各自优缺点、制备方法、最新进展等。最后,对该领域目前存在的问题和未来的研究方向进行了讨论。     

Pd基催化剂载体对天然气催化燃烧影响的研究进展

天然气广泛应用于化学品合成和交通运输等领域。甲烷作为天然气的主要成分,具有强温室效应,其不完全燃烧会对环境产生不利影响。催化燃烧技术是解决甲烷不完全燃烧问题的有效方法,其中钯（Pd）基催化剂是该技术的核心,而载体是影响Pd基催化剂甲烷催化燃烧催化活性的重要因素。首先,阐述了甲烷催化燃烧的机理。其次,总结了近年来国内外Pd基催化剂的研究进展：对于多孔颗粒载体型Pd基催化剂,研究聚焦于提升Pd分散性、稳定性与耐热性,以增强催化活性并降低Pd负载量,从而减少成本;而对于整体型Pd基催化剂,研究聚焦于提升有效比表面积、传热传质效率与结构稳定性,以适应大通量甲烷催化燃烧。最后,对用于甲烷催化燃烧的Pd基催化剂载体的未来研究发展趋势进行了展望,包括优化整体型Pd基催化剂骨架载体的涂敷工艺以提高催化效率、采用新型材料替代传统载体材料以制备高性能催化剂,以及进行载体全周期寿命实验以确保催化剂的长期稳定性。     

基于工业化应用视角的低浓度甲烷催化燃烧催化剂研究进展

甲烷是具有快速增温效应的短寿命强势温室气体,我国以井工开采为主的煤矿开采方式使煤矿甲烷成为我国能源活动甲烷排放的最主要来源,但目前针对低浓度甲烷仍没有高效的利用方式。甲烷催化燃烧可在较低温度下将甲烷完全转化为二氧化碳,是一种高效、环保的利用方式,有利于减少资源能源浪费,兼具环境、安全和能源效益。甲烷分子具有较高的结构稳定性,尤其是低浓度甲烷在温和条件下催化燃烧更具挑战性。基于工业应用视角,围绕实际工况条件对催化剂的要求,重点从催化剂的活性、热稳定性、机械稳定性和抗毒稳定性等4个方面的研究进展进行综述,分析甲烷催化燃烧催化剂应用面临的难点及未来发展趋势,旨在为开发适用于工业化应用的乏风瓦斯甲烷催化燃烧催化剂研究提供参考借鉴。     

催化燃烧催化剂的研究进展

催化燃烧可在提高能源利用效率和控制有害气体的排放方面扮演重要角色。用于催化燃烧的催化剂主要有3种,其中贵金属催化剂性能优异但成本较高,而钙钛矿型催化剂和六铝酸盐系列催化剂价格较低,同时有很好的高温催化活性,因而更具吸引力。本文主要是对催化燃烧催化剂的种类、制备方法和性能进行了综述。     

整体型催化剂在天然气催化部分氧化中的应用

介绍了一种新型的催化体系－整体型催化剂在轻质烷烃催化部分氧化中的应用,其中包括甲烷部分氧化制合成气,乙烷氧化脱氢制乙烯等过程。     

整体式甲烷燃烧催化剂的活性研究

研究了以Co、Cr、Mn、Fe和Ni的单一或混合氧化物为活性组分的整体式催化剂在甲烷燃烧反应中的活性。整体式催化剂直径为 10mm ,长 15mm ,测试温度范围为 30 0 - 70 0℃。结果显示 ,单一氧化物中Co、Cr和Mn的活性较好 ,Fe和Ni的活性较差 ;混合氧化物催化剂均表现出较高的活性 ,但以含Co、Cr、Mn的 3组分混合氧化物催化剂为更佳。同时考察了空速、烷氧比、稀释气、温度等因素对甲烷燃烧反应的影响。在烷氧比为 1:4,稀释气含量约为 6 0 % ,反应温度 6 5 0℃ ,大空速下甲烷转化率较高。     

天然气高温燃烧用催化剂失活的研究进展

简要介绍了天然气高温催化燃烧的特征与机理,分别从催化剂的高温烧结、活性组分的迁移和流失、中毒、催化剂活性组分与载体的强相互作用、高温热震等引起的催化剂失活,概述了各种典型催化剂的高温失活机理,并对制备高温稳定的活泼催化剂提出了建议。     

整体式Co基甲烷燃烧催化剂性能研究

将质量分数为10%的Co负载在Ce0 2Zr0 4Mn0 4O2(OSM),YSZ Al2O3(Y2O3,ZrO2稳定的γ Al2O3),OSM+YSZ Al2O3(1:1)上,制得Co/OSM,Co/YSZ Al2O3,Co/YSZ Al2O3+OSM(1:1)整体式催化剂。利用XRD和H2 TPR对上述催化剂进行了表征,并研究了催化剂的甲烷催化燃烧性能。XRD结果表明,在OSM和YSZ Al2O3上Co均以高分散形式存在。H2 TPR结果表明Co/YSZ Al2O3+OSM样品的可还原性大于Co/OSM和Co/YSZ Al2O3。不同载体催化剂甲烷燃烧催化活性有如下顺序:Co/YSZ Al2O3相似文献   

天然气催化转化新进展

本文着重叙述从天然气出发经催化转化为合成气、烯烃和液体燃料等工业主要原材料的新进展。至少在目前看来,天然气间接转化（即经过合成气）制取各种化学品要比直接转化的方法更显示出前景。由于甲烷和低碳烷烃分子的惰性,可以肯定天然气转化将在更大程度上依赖于催化科学和催化工艺。     

Ce-O和Fe-Ce-O催化剂的固相合成及其CH_4催化燃烧性能

以(NH4)2Ce(NO3)6为原料,选用葡萄糖为络合剂,采用研磨固相法制备了在不同温度下焙烧的氧化铈(Ce-O)和掺杂铁的氧化铈(Fe-Ce-O)催化剂。用X射线衍射法表征了催化剂的结构;用程序升温还原法测试了催化剂的还原性能;考察了经不同温度焙烧后,掺杂铁对Ce-O催化剂的CH4催化燃烧活性的影响。实验结果表明,掺杂铁后的Fe-Ce-O催化剂的粒径变小、还原性能增强、CH4催化燃烧活性提高。经400℃焙烧的Fe-Ce-O催化剂呈现单一的CeO2物相,属立方晶系;经800℃和 1 200℃焙烧的Fe-Ce-O催化剂以CeO2为主要物相,并有少量Fe2O3物相。与未掺杂铁的Ce-O催化剂相比,Fe-Ce-O催化剂具有较高的CH4催化燃烧活性。     

用于天然气催化部分氧化制合成气的钙钛矿型催化材料的研究

对钙钛矿型晶格氧催化剂用于天然气部分氧化制合成气进行了研究,考察了AFeO3(A=La,Nd,Sm,Eu)型催化剂的性能以及A位元素,反应温度,催化剂的再氧化时间等对催化性能的影响。结果表明,由稀土金属(La,Nd,Sm,Eu)制得的AFeO3催化剂中以LaFeO3选择氧化性能最好,当其具有甲烷部分氧化活性时,基本不存在H2与晶格氧之间的氧化反应,少量的CO可在催化材料上被氧化为CO2。     

CuFeO_x催化剂上乙醇催化燃烧

用共沉淀法制备了系列CuFe复合氧化物催化剂,Cu和Fe的摩尔比分别为1∶1、1∶2、1∶5、1∶10。催化剂上乙醇催化燃烧研究结果表明,共沉淀法制备的CuFe1复合氧化物(n(Cu)∶n(Fe)=1∶2)具有活性高和二氧化碳选择性好的特点,乙醇可在280℃实现完全转化。结果表明高分散的CuFe2O4尖晶石相是乙醇催化燃烧的活性组分。     

CuFeOx催化剂上乙醇催化燃烧

用共沉淀法制备了系列CuFe复合氧化物催化剂,Cu和Fe的摩尔比分别为1∶1、1∶2、1∶5、1∶10.催化剂上乙醇催化燃烧研究结果表明,共沉淀法制备的CuFe1复合氧化物(n(Cu)∶n(Fe)=1∶2)具有活性高和二氧化碳选择性好的特点,乙醇可在280℃实现完全转化.结果表明高分散的CuFe2O4尖晶石相是乙醇催化燃烧的活性组分.     

含铬复合氧化物催化剂的结构及其在甲烷催化燃烧反应中的催化活性

采用葡萄糖为络合剂,用溶胶-凝胶法制备了3种含铬复合氧化物Mg-C r-O,Fe-C r-O,Co-C r-O催化剂,并用X射线衍射、程序升温还原及比表面积法表征了催化剂的结构,考察了3种催化剂对甲烷催化燃烧反应的催化活性。实验结果表明,经800℃下焙烧后,Mg-C r-O催化剂呈现单一的尖晶石型MgC r2O4物相,且具有较高的催化活性;Co-C r-O催化剂则主要以CoC r2O4物相为主,并伴有少量C r2O3物相,催化活性次之;而Fe-C r-O催化剂由两种简单氧化物Fe2O3和C r2O3物相组成,催化活性最低,比表面积最小。