CH4/CO2重整Ni基催化剂制备与催化性能的关系

用四种浸渍程序制备Ｎｉ－Ｍｇ／γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂,其ＣＨ４／ＣＯ２重整制合成气的活性和积炭量的测试表明真空浸渍法最好,其次是二次不等量浸渍。现场ＣＯ歧化和ＣＨ４解离积炭实验表明,Ｎｉ基催化剂的积炭主要从反应生成物ＣＯ的歧化而来     

载体对镍基催化剂CH4／CO2重整制合成气性能的影响

在Ｎｉ／ＭｇＯ、Ｎｉ／ＣａＯ和Ｎｉ／ＣｅＯ催化剂上,ＣＨ４／ＣＯ２重整制事成的活性测试表明ＭｇＯ是一种较好的载体,ＴＰＲ实验显示,Ｎｉ－ＭｇＯ之间的相互作用比Ｎｉ－ＣａＯ和Ｎｉ－ＣｅＯ２强,现场ＣＯ岐化和ＣＨ４解离实验表明, 经剂表面吸附的氢会促进ＣＯ歧化和ＣＨ４解离积炭。     

Co—Mo／C催化剂的O2吸附研究

浸渍法制备了一系列不同浸渍顺序，金属含量和Ｍｏ前区体的Ｃｏ／Ｍｏ／Ｃ催化剂并用脉冲色谱法测定了催化剂的Ｏ２吸附量，考察了催化剂制备，金属担载量，预处理条件，Ｏ２吸附温度，Ａｒ吸扫温度等参数对Ｏ２吸附量的影响。常压微型反应器上测定了催化剂的噻吩加氢脱硫活性。     

Cu-Ni双金属催化剂上CO2的加氢反应

采用真空浸渍法,制备了Ｃｕ－Ｎｉ双金属催化剂（引入Ｃｕ前,Ｎｉ以不同的状态存在）,在连续流动微型反应装置上测试各催化剂的ＣＯ２加氢性能,并用ＸＲＤ方法对催化剂进行了表征。实验发现,与Ｃｕ／ＡＩ２Ｏ３催化剂相比,Ｃｕ－Ｎｉ／ＡＩ２Ｏ３催化剂上ＣＯ２逆变换反应的活性因Ｎｉ的存在而受到抑制,Ｃｕ引入前处于氧化态的Ｎｉ,对所制得的Ｃｕ－Ｎｉ催化剂上ＣＯ生成的抑制更为明显,Ｃｕ－Ｎｉ－Ｉ２Ｏ３双金属催化剂表     

甲烷部分氧化制合成气反应中催化剂积炭的研究(英文)

Ｎｉ／Ａｌ_２Ｏ_３催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应是在固定床流动反应装置上进行的。考察了催化剂的床层温度、反应压力、空速和原料气配比对催化剂积炭产生的影响。实验结果表明,积炭速率随催化剂床层温度的升高而降低,当温度低于７０℃时,积炭速率骤增：积炭总是发生在催化剂床层的下段;若空速超过３．０×１０~５ｈ~（－１）,积炭速率随空速增加而明显降低。从ＦＴＩＲ实验结果可知,吸附在Ｎｉ／Ａｌ_２Ｏ_３催化剂表面上的ＣＯ,一部分歧化生成了ＣＯ_２和Ｃ。综上所述,催化剂表面积炭主要来源于以下两个反应： ２ＣＯ→Ｃ＋ＣＯ_２,ＣＯ＋Ｈ_２　＝ Ｃ＋Ｈ_２Ｏ     

担载Fe2（CO）9络合物及其分散型Fe催化剂的CO吸脱附和催化作用

担载于Ａｌ２Ｏ３和ＺｒＯ２上的Ｆｅ（ＣＯ）９络合物的羰基在真空中极易脱附，在Ａｒ或Ｈ２中２５０℃左右也可完全脱羰而成分散型催化剂。以ＺｒＯ２为载体者在Ａｒ中低温下易发生表面岐化反应而生成ＣＯ２，高温下生成少量ＣＨ４。吸附于分散型催化剂上的ＣＯ在Ａｒ或Ｈ２中均易发生岐化反应，以ＺｒＯ２为载体者在Ｈ２中发生加氢反应而生成ＣＨ４，在ＣＯ加氢中其反应物除了大量ＣＯ２外还有少量ＣＨ物。原位ＦＴ－ＩＲ谱表明以     

甲烷与二氧化碳重整制取合成气反应的研究 (I)Sr_(1-x)La_xNiAl_(11)O_(19)催化活性表征

对具有磁铅石结构的Ｓｒ１－ｘＬａｘＮｉＡｌ１１Ｏ１９对甲烷与二氧化碳重整反应的催化活性、积炭量和稳定性进行了研究．不同还原温度下催化剂的ＸＲＤ和催化活性的实验结果表明，金属镍是ＣＨ４＋ＣＯ２重整反应的活性组分，金属镍含量越大，反应活性越高．反应后催化剂积炭量的分析结果说明，在相同镍含量和分散度的情况下，Ｌａ３＋离子对Ｓｒ２＋离子调变，可以降低催化剂的表面酸性，提高催化剂的抗积炭能力．ＬａＮｉＡｌ１１Ｏ１９是一种具有较好催化活性、稳定性和抗积炭性能的催化剂．     

甲烷与二氧化碳转化制合成气的研究 Ⅰ.负载型钴金属催化剂的催化性能

采用固定床流动反应装置研究了高温焙烧的负载型钴金属催化剂对甲烷与二氧化碳转化制合成气的催化性能，考察了催化剂活性组分、预处理温度及反应条件等对合成气生成量的影响，并用色谱法测定了催化剂上的积炭量．结果表明，钴负载量高于１２％时，在１０７３～１４７３Ｋ焙烧的Ｃｏ／Ａｌ２Ｏ３催化剂不仅具有高的催化活性，而且具有独特的抗积炭性能．ＴＰＲ，ＸＲＤ和催化反应结果表明，来源于ＣｏＡｌ２Ｏ４尖晶石的金属Ｃｏ以及ＣｏＡｌ２Ｏ４尖晶石对催化剂的活性和抗积炭性能起着关键作用，其活性特征在许多方面不同于低温焙烧的Ｃｏ／Ａｌ２Ｏ３或Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３催化剂．     

甲烷与二氧化碳重整制取合成气反应的研究：（Ⅱ）Sr1—xLaxNiAl11O19催化 …

对具有磁铅石结构的Ｓｒ１－ｘＬａｘＮｉＡｌ１１Ｏ１９对甲烷和二氧化碳重整反应的催化活性，积炭量和稳定性进行了研究。不同还原温度下催化剂的ＸＲＤ和催化剂活性的实验结果表明，金属镍是ＣＨ４＋ＣＯ２重整反应的活性组分，金属镍含量越大，反应活性越高。反应后催化剂积炭量的分析结果说明，在相同镍含量和分散度的情况下，Ｌａ６２＋离子对Ｓｒ＾２＋离子调变，可以降低催化剂的表面酸性，提高催化剂的抗积炭能力。     

添加碱金属对甲烷与空气制合成气催化剂性能的影响(英文)

考察了添加在镍基催化剂中的碱金属助剂对甲烷与空气制合成气的催化反应性能的影响。并用ＴＰＯ、ＴＰＲ、ＣＯ_２程序升温脱附（ＴＰＤ）、ＸＰＳ及ＣＯ脉冲色谱对催化剂进行了表征。实验结果表明,碱金属助剂对降低催化剂结炭有一定作用;催化剂抗积炭顺序为; Ｎｉ－Ｋ２Ｏ／ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３＞Ｎｉ－Ｌｉ２Ｏ／ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３＞Ｎｉ－Ｎａ２Ｏ／ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３＞Ｎｉ／ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３。在实验中,我们发现碱金属的添加使催化剂的Ｎｉ晶粒变大和吸附ＣＯ_２的能力增强,结合能发生不同程度的变化。这些实验结果从不同方面解释了碱金属助剂对催化剂活性和抗积炭性的影响。实验结果表明Ｎｉ－Ｌｉ２Ｏ／ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３具有较好的活性和抗积炭性。     

双金属镍-锰／γ-Al2O3催化剂对甲烷二氧化碳重整反应的影响

用浸渍法制备γ-Al2O3负载的Ni-Mn双金属催化剂．在500-700。C按照17：17：2的C02／CHa／N2比例,以36mL／min的载气流速进行甲烷二氧化碳重整反应,利用甲烷二氧化碳的转化率、生成的合成气H2／CO比例以及长期稳定性等指标评价了催化剂的催化性能．实验表明,添加Mn提高催化性能并使双金属催化剂的稳定性更高,比单金属催化剂更好地抑制焦炭生成,Mn最合适的添加量为0．5wt％．通过BET、C02-TPD、TGA、XRD、SEM、EDX和FTIR各种技术对催化剂进行了表征．     

Au/Al2O3催化剂的制备及其在CH4/CO2重整反应中的催化活性

采用浸渍法和沉积－沉淀法制备了四种不同的Au/Al2O3催化剂，测定了它们在氢气还原前后及催化反应后的金含量及比表面积，结果表明，制备方法明显影响催化剂的金含量，应用X－光粉末衍射技术研究了这些催化剂经还原处理及反应后的物相变化，金以Au^0物相存在，没有发现氧化态的金物相，考察了该催化剂在CH4／CO2重整反应中的催化活性，发现金催化剂的活性取决于金粒子的大小，浸渍法制备的金催化剂具有较大的金晶粒尺寸，催化活性低，沉积－沉淀法制备的金催化剂金晶粒尺寸较小，催化活性较高，以尿素为沉淀剂制备的催化剂给出1073K时的CH4和CO2转化率分别为8．1％和17．6％，高温反应不仅导致金晶粒的聚集，而且存在明显的金流失现象。     

制备方法对Ni/MgO/Al2O3催化剂在甲烷与二氧化碳重整反应活性的影响

采用浸渍－还原法制备的Ｎｉ／ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３在ＣＨ４与ＣＯ２重整制合成气反应中显示出良好的催化性能和一定的抗积炭能力;在１０２３Ｋ下流动反应气氛中连续运转１００ｈ,未见活性下降,ＣＨ４及Ｃ弦均为９０％左右,ＣＯ收率高于９０％,实验还发现,ＣＨ４转化率随着原料气中ＣＯ２浓度的增加而升高,当Ｖ（ＣＯ２）／Ｖ（ＣＨ４）＝２时ＣＨ４转化率可达１００％,通过ＢＥＴ比表面积测定及ＸＲＤ,ＴＥＭ等分析手段,比     

Ni/γ-Al2O3催化剂上CH4-CO2重整体系中积碳-消碳的研究

用动态热重技术和色谱技术联用以及XRD和TEM等表征手段,研究了Ni/γ-Al2O3催化剂上甲烷－二氧化碳重整体系的积碳和消碳及其与一氧化碳产率之间的关系。结果表明,二氧化碳与甲烷有不同的活性中心,二氧化碳的存在不改变甲烷活化积碳的本质,但可通过及时将表面含碳物种转化为一氧化碳而降低积碳速率,二氧化碳能消去活泼的须状碳,但不易消去惰性的石墨碳。等摩尔条件下二氧化碳消碳能力弱于甲烷活化积碳,二氧化碳适度过量可有效抑制积碳,n(CO2)/n(CH4)≈1.3为进料比最佳值,此时积碳－消碳达到动态平衡,可获得最高的一氧化碳产率和较低的积碳速率,且该值不受温度影响。Ni/γ-Al2O3催化剂有很强的再生能力,但反复积碳－消碳会使催化剂镍晶粒度增大,分散度下降,从而导致不可逆失活。     

超细镍基催化剂的CH4—CO2重整反应性能——Ⅲ制备方法对催化剂吸附CO2性能的影响

采用溶胶－凝胶法和超临界干燥技术,制备了气凝胶超细氧化铝载体、超细二元（NiO-Al2O3）和三元（NiO-La2O3-Al2O3）催化剂,同时以超细氧化铝载体浸渍镍盐的二元催化剂和普通氧化铝浸渍的镍镧铝的三元催化剂作为对比。通过CO2－TPD实验及XRD、XPS和IR技术表征,考察了制备方法和氧化镧改性对催化剂吸附二氧化碳能力的影响。结果表明,超细样品的吸附能力明显高于浸渍型催化剂,具有明显的纳米粒子效应,La2O3的加入,提高了强碱中心数,使催化剂的吸附能力显著增强,且不受制备方法的影响,还原后的镍物种吸附CO2后,与载体之间的相互作用被消弱,容易被重新氧化成粒度较大的氧化镍晶粒。     

Co-Generation of C2 Hydrocarbons and Synthesis Gases from Methane and Carbon Dioxide： a Thermodynamic Analysis

This paper deals with thermodynamic chemical equilibrium analysis using the method of direct minimization of Gibbs free energy for all possible CH4 and CO2 reactions. The effects of CO2/CH4 feed ratio, reaction temperature, and system pressure on equilibrium composition, conversion, selectivity and yield were studied. In addition, carbon and no carbon formation regions were also considered at various reaction temperatures and CO2/CH4 feed ratios in the reaction system at equilibrium. It was found that the reaction temperature above 1100 K and CO2/CH4 ratio=1 were favourable for synthesis gas production with H2/CO ratio unity, while carbon dioxide oxidative coupling of methane （CO2 OCM） reaction to produce ethane and ethylene is less favourable thermodynamically. Numerical results indicated that the no carbon formation region was at temperatures above 1000 K and CO2/CH4 ratio larger than 1.     

三功能策略设计制备具有优异低温抗积碳性能的Ni-CeO2@SiO2催化剂催化甲烷干重整反应

随着全球人为温室气体排放量(主要是甲烷和二氧化碳)的增加,全球变暖的趋势逐渐增加,因此,迫切需要通过各种技术来捕获和利用这些温室气体.甲烷干气重整反应(DRM)可以有效地将甲烷和二氧化碳这两种资源丰富、价格低廉的温室气体转化为高附加值化学品,减少它们向大气排放.尽管DRM工艺的应用具有许多优势,但是反应期间碳沉积和活性组分的烧结是阻碍其工业应用的两个主要原因.这些碳沉积物可能覆盖活性中心或阻塞催化剂的孔道,从而导致催化剂活性降低.镍基催化剂因其价格低廉、初始活性高和资源丰富而得到广泛的应用.但应用于DRM反应的Ni基催化剂在反应中容易烧结和积碳,导致催化剂迅速失活.为解决上述问题,本文从三功能策略角度出发,即SiO2壳层的限域作用和Ni-Ce之间的协同作用以及CeO2的消除积碳作用,采用原位一锅法设计合成了一种限域型Ni-CeO2核壳结构催化剂(Ni-CeO2@SiO2).通过X射线衍射、透射电子显微镜、能量色散X射线光谱、N2吸附/脱附、氢气程序升温还原和脱附、氧气程序升温脱附、拉曼光谱、热重分析和原位漫反射红外傅里叶变换光谱测试对催化剂进行了系统的表征,来揭示催化剂的理化性质和反应机理.催化剂应用于甲烷干气重整反应结果表明,在温度区间为550～800℃时,与传统浸渍法合成的催化剂相比,Ni-CeO2@SiO2催化剂具有更高的活性.高温800℃下的稳定性测试结果显示,传统浸渍法合成的催化剂在反应20 h后就出现了大量的积碳且活性下降明显;而Ni-CeO2@SiO2催化剂在800℃下反应100 h后未检测到积碳,并且催化剂中的Ni纳米颗粒的平均粒径从5.01 nm仅增长到5.77 nm,表现出很好的高温抗积碳和耐烧结性能.值得注意的是,Ni-CeO2@SiO2催化剂在低温600℃(形成碳沉积的最可能温度区域)下反应20h后也未检测到积碳的形成,表现出催化剂良好的低温稳定性和抗积碳性能.这可能归因于对Ni-CeO2@SiO2催化剂的三功能作用,即多孔二氧化硅壳层的限域作用、Ni与CeO2之间强的金属-金属氧化物相互作用以及具有丰富活性氧物种CeO2的消除积碳的作用.通过原位漫反射红外傅里叶变换光谱测试来探究反应机理.结果 表明,DRM反应在Ni-CeO2@SiO2催化剂上遵循L-H机理,添加CeO2可以消除碳沉积并促进CO2活化.该三功能策略为设计其他应用于DRM的高性能催化剂提供了指导,有望加快该工艺的工业化.     

CO2 reforming of CH4 on Ni(111): a density functional theory calculation

CO(2) reforming of CH(4) on Ni(111) was investigated by using density functional theory. On the basis of thermodynamic analyses, the first step is CH(4) sequential dissociation into surface CH (CH(4) --> CH(3) --> CH(2) --> CH) and hydrogen, and CO(2) dissociation into surface CO and O (CO(2) --> CO + O). The second step is CH oxygenation into CHO (CH + O --> CHO), which is more favored than dissociation into C and hydrogen (CH --> C + H). The third step is the dissociation of CHO into surface CO and H (CHO --> CO + H). This can explain the enhanced selectivity toward the formation of CO and H(2) on Ni catalysts. It is found that surface carbon formation by the Bouduard back reaction (2CO = C((ads)) + CO(2)) is more favored than by CH(4) sequential dehydrogenation. The major problem of CO(2) reforming of CH(4) is the very strong CO adsorption on Ni(111), which results in the accumulation of CO on the surface and hinders the subsequent reactions and promotes carbon deposition. Therefore, promoting CO desorption should maintain the reactivity and stability of Ni catalysts. The computed energy barriers of the most favorable elementary reaction identify the CH(4) activation into CH(3) and H as the rate-determining step of CO(2) reforming of CH(4) on Ni(111), in agreement with the isotopic experimental results.     

CeO2和Pd在Ni/γ-Al2O3催化剂中的助剂作用

采用脉冲微反技术研究了添加n型半导体氧化物CeO2及贵金属Pd对Ni/γ Al2O3催化剂上CH4积炭/CO2消炭反应性能的影响,并运用BET、TPR、CO2 TPSR及氢吸附等技术对催化剂进行了表征.结果表明, n型半导体氧化物CeO2的添加可以降低Ni/γ Al2O3催化剂上CH4裂解积炭活性,提高CO2消炭活性,添加少量贵金属Pd可以进一步改变载体Al2O3、助剂CeO2和活性组分Ni之间的相互作用,从而改善Ni/γ Al2O3催化剂的抗积炭性能.通过Ni Ce Pd/γ Al2O3催化剂上CH4积炭/CO2消炭模型对上述作用机制作出了新的解释.