CeO2-Al2O3复合载体负载Ni基催化剂催化COx共甲烷化性能

通过浸渍沉淀法分别制备Ni/Al₂O₃、Ni/CeO₂和Ni/CeO₂-Al₂O₃催化剂,并对其分别进行不同CO/CO₂比例下COx共甲烷化性能评价。发现Ni/Al₂O₃催化剂催化CO转化为CH4的能力明显高于Ni/CeO₂,而催化CO₂甲烷化的性能则相反。采用Ni/CeO₂-Al₂O₃催化剂,可以在提高CO转化率的同时而不降低CO₂转化率。结合BET、XRD、TPR、TPD和原位红外等各种表征手段,发现CeO₂掺杂虽然降低了催化剂的比表面积和金属Ni的分散度,但却可明显提高其吸附活化CO₂的能力,这主要是由于具有较高含量氧空位的CeO₂的掺杂可以提高载体表面碱性位,促使共甲烷过程中CO_...     

镍盐前体对Ni-Fe/γ-Al2O3催化剂甲烷化性能的影响

以3种不同镍盐(硝酸镍、乙酸镍和氯化镍)为前体,采用等体积浸渍法制备了双金属Ni-Fe/γ-Al2O3催化剂,分别记作Ni-Fe-N、Ni-Fe-Ac和Ni-Fe-Cl,在浆态床反应装置上对各催化剂CO甲烷化催化活性进行评价。结果表明,Ni-Fe-N甲烷化催化活性最高,CO转化率、CH4选择性分别为97.2%和87.3%;而Ni-Fe-Cl甲烷化催化活性最低,CO转化率、CH4选择性分别为47.3%和58.7%。通过XRD、H2-TPR和CO-TPD等表征技术探讨了催化剂的微观结构与甲烷化催化活性之间的关系,发现Ni-Fe-N甲烷化活性高的原因是NiO晶粒小、分散好,Ni与Fe之间具有较好的协同作用,并且CO吸附量大。     

ZrO2-Al2O3复合载体负载Ni基催化剂COx甲烷化性能

采用浸渍和粉末压片的方法制备了两种ZrO₂-Al₂O₃复合载体并用于负载Ni基催化剂,并利用氮气等温物理吸附、X射线粉末衍射（XRD）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等分析手段对催化剂物化性质进行表征,考察了ZrO₂-Al₂O₃复合载体制备方法及ZrO₂的引入对Ni基催化剂在CO、CO₂和CO-CO₂共存的3种体系下甲烷化反应活性的影响。材料表征和活性测试结果表明,在CO甲烷化体系中,与单一Al₂O₃载体相比,引入ZrO₂的复合载体能有效提高催化剂中Ni物种的分散度从而增强CO甲烷化过程中催化剂活性,且粉末压片法较浸渍法制备的复合载体能有效提高催化剂的还原度,降低还原温度,但前者会大大降低催化剂的比表面积;在CO₂甲烷化体系中,当载体形貌和制备方法相同时,载体的变化对催化剂活性的影响较小,CO₂转化率主要受到制备方法不同引起的物理性质如比表面积变化的影响;在CO-CO₂共存体系中,由于CO在竞争吸附中比CO₂更容易占据活性位点,所以呈现出优先进行CO甲烷化再进行CO₂甲烷化、CO₂的含量先增多后减少的规律。     

CeO2助剂对Ni基催化剂甲烷化性能的影响

甲烷化工艺是煤制天然气的关键技术,甲烷化催化剂则是甲烷化技术的核心。Ni基催化剂具有活性高、选择性好和价格低廉等优点,但易积炭,积炭堵塞催化剂孔道,覆盖表面金属活性位,导致催化剂失活。稀土类金属氧化物（如CeO₂、La₂O₃等）对Ni基催化剂的活性、稳定性、抗积炭性能以及活性组分的分散有明显的促进作用。采用共沉淀法制备了CeO₂-La₂O₃复合氧化物载体,负载Ni后用于CO甲烷化反应,利用N2物理吸附、XRD、H₂-TPR、XPS和TG等对催化剂结构进行表征。结果表明,Ni/CeO₂-La₂O₃中CeO₂的添加主要发挥了电子助剂的作用,CeO₂的存在提高了催化剂表面Ni0周围的电子密度,促进Ni物种的还原,同时还能提高催化剂的抗积炭能力,使催化剂表现出更好的甲烷化活性与稳定性。在V（H₂）∶V（CO）=1、反应温度450 ℃、空速24 000 h^-1和常压下,Ni/CeO₂-La₂O₃催化剂的CO转化率达82.7%。     

载体及助剂对镍基甲烷化催化剂稳定性的影响

利用等体积浸渍法在γ-Al2O3表面负载活性组分NiO及ZrO2和MoO3等助剂,通过在H2/CO=1,GHSV=24000h-1等极端条件考察Ni基催化剂的抗积碳和抗硫的性能。实验结果表明,高比表面积载体和适量的ZrO2可以提高催化剂的高温稳定性和抗积碳能力,助剂MoO3对催化剂的活性和抗硫性均有明显的改善作用。     

MgO、La2O3对Ni-Fe双金属甲烷化催化剂催化性能的影响

对不同含量 NiO 和 Fe₂O₃活性组分、不同含量 MgO、La₂O₃助剂系列催化剂进行等体积浸渍,在固定床微型反应装置中进行催化性能研究,结果表明,当活性组分配比为 8 % Ni-2 % Fe 时,CO 转化率达 90.07 %,CH₄选择性为 97.34 %;当 MgO 添加量为 2wt%时,CO 转化率在反应温度 530 ℃时达到最大值 95.98 %,CH₄选择性随温度的升高在 390 ℃和 550 ℃出现有两个极大值分别为 96.43%和 94.52 %;当 La₂O₃添加量为 2 wt%时,在反应温度 440 ℃和 530 ℃时 CH₄选择性分别为 98.72 %和 97.74 %,而 CO 转化率在 500 ℃最好,达到 94.41 %;催化剂表征添加助剂 MgO 不仅能缩小孔径提高其比表面积,还增加了活性组分在载体表面的分散性。     

ZrO2添加对MoO3/Al2O3催化剂耐硫甲烷化性能的影响

采用共沉淀法制备了ZrO₂-Al₂O₃复合载体,并进一步制备了MoO₃/ZrO₂-Al₂O₃催化剂,考察了不同ZrO₂质量分数对催化剂结构及其耐硫甲烷化性能的影响。利用N₂物理吸附、X射线衍射、H₂程序升温还原和透射电子显微镜等手段对催化剂的结构进行了表征。结果表明,MoO₃/ZrO₂-Al₂O₃中ZrO₂的添加可以明显削弱MoO₃与载体间的相互作用,促进Mo物种的还原,适量ZrO₂的存在还有助于提高催化剂的比表面积,改善Mo活性相的分散性,使催化剂表现出优异的耐硫甲烷化活性。     

铝铈助剂对镍基甲烷化催化剂性能的影响

用沉淀法制备了镍基甲烷化催化剂,采用X-射线衍射、氢气程序升温还原和扫描电镜等技术对合成催化剂进行了表征.结果表明,铝助剂对形成微球状催化剂有较大的促进作用,铝铈助剂对镍基催化剂的还原有明显的促进作用,铈助剂大幅提高了催化剂的抗积碳能力.复合催化剂的催化活性明显高于单一催化剂.     

深度脱除富氢气体中CO的纳米Ni/ZrO2催化剂

针对富氢气体中甲烷化反应深度脱除CO过程中催化剂活性不足的问题,研究了一种新型的纳米Zr O₂负载的Ni基催化剂。通过尿素水解法制备不同活性金属含量的纳米Ni/ZrO₂催化剂,在体积分数为3%CO、2%CO₂、95%H₂的富氢气氛中,采用固定床反应器,研究了在不同反应温度、体积空速WHSV等对CO转化率以及最终出口气体中CO浓度的影响,同时进行了催化剂寿命评价。研究结果表明：Ni O的负载质量分数为30%的催化剂,在反应温度为200～400℃、反应空速为1 000 h^-1的条件下,可以将CO的体积分数降低至2×10^-6以下,且催化剂在连续评价100 h内,催化剂性能稳定。研究认为,由于纳米Zr O₂对CO的吸附能力增强,有利于提高催化剂上CO甲烷化反应的效率和稳定性。     

ZrO2基复合催化剂的应用研究进展

综述了ZrO₂基复合催化剂在醇脱水制备烯烃、CO₂甲烷化、CO₂加氢合成甲醇、甲烷燃烧、光催化降解处理有机污染物的应用研究进展,展望了ZrO₂基复合催化剂的应用前景及发展方向。     

CO2甲烷化催化剂的研究进展

CO₂甲烷化反应因其可以将温室气体CO₂转化为清洁能源(CH₄)而受到广泛关注。本文介绍了CO₂甲烷化反应的机理与热力学研究进展,分析了CO₂甲烷化催化剂活性中心、粒子尺寸和载体效应对催化剂反应性能的影响规律。介绍了高熵合金、溶出型金属等新型催化剂在CO₂甲烷化反应中的应用,总结了影响Ni基CO₂甲烷化催化剂反应稳定性的2个主要因素(粒子烧结和硫中毒)以及提高Ni基催化剂抗烧结和抗硫中毒的举措(利用限域效应、添加CeO₂等),从而为新型CO₂甲烷化催化剂的研究和开发提供理论基础。最后,对CO₂甲烷化催化剂的研究开发进行了展望。     

载体焙烧温度对Ni/SiO2-Al2O3催化剂稳定性的影响

为了获得高水热稳定的负载Ni催化剂,延长催化剂在含水液相体系中的使用寿命,以不同温度焙烧的Si O2-Al2O3为载体,采用浸渍法制备Ni/Si O2-Al2O3催化剂,通过吡啶-原位傅立叶变换红外光谱、X射线衍射、NH3-程序升温脱附和H2-程序升温还原等方法进行表征,以水相1,4-丁炔二醇加氢为探针反应,研究载体焙烧温度对Ni/Si O2-Al2O3催化剂催化加氢性能及含水体系中稳定性的影响。结果表明,在(400~800)℃,随着载体焙烧温度升高,活性组分Ni存在状态及催化剂加氢活性变化较小,但催化剂的水热稳定性下降,造成这一现象的原因是随着载体焙烧温度升高,载体表面Si O2聚集,暴露的Al3+增加,载体水合程度增大。载体焙烧温度400℃时,Ni/Si O2-Al2O3催化剂表现出最佳的水热稳定性。     

Ce掺杂量对负载型Co/ZrO2催化剂甲烷催化燃烧性能的影响

采用反向微乳法制备了Co/CexZr1-xO₂-δ(x为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)催化剂,探究了构建的微乳液体系中不同Ce组分的质量分数对甲烷催化燃烧活性的影响。对系列催化剂进行了XRD、BET、H2-TPR、SEM等分析手段的表征及催化剂的活性测试。结果表明,在催化剂Co/Zr O₂中掺杂适量的Ce增大了比表面积,促进了Co的高度分散,形成了均相的Ce-Zr-O固溶体,且Co的相关物种也进入固溶体内部,形成了Co-Ce-Zr-O三元混合固溶体。Ce的掺杂显著降低了Co/Zr O₂催化剂的起燃温度,且甲烷的转化率随Ce掺杂质量分数的增加呈现先升高后降低的趋势;存在最佳掺杂量(x=0.3),此时催化剂Co/Ce0.3Zr0.7O₂-δ具有最高的催化活性,起燃温度(T10%)为340℃,完全转化温度(T90%)为500℃。     

载体焙烧温度对Ni/SiO2-Al2O3催化剂稳定性的影响

为了获得高水热稳定的负载Ni催化剂,延长催化剂在含水液相体系中的使用寿命,以不同温度焙烧的SiO₂-Al₂O₃为载体,采用浸渍法制备Ni/SiO₂-Al₂O₃催化剂,通过吡啶-原位傅立叶变换红外光谱、X射线衍射、NH₃-程序升温脱附和H₂-程序升温还原等方法进行表征,以水相1,4-丁炔二醇加氢为探针反应,研究载体焙烧温度对Ni/SiO₂-Al₂O₃催化剂催化加氢性能及含水体系中稳定性的影响。结果表明,在(400~800) ℃,随着载体焙烧温度升高,活性组分Ni存在状态及催化剂加氢活性变化较小,但催化剂的水热稳定性下降,造成这一现象的原因是随着载体焙烧温度升高,载体表面SiO₂聚集,暴露的Al³⁺增加,载体水合程度增大。载体焙烧温度400 ℃时,Ni/SiO₂-Al₂O₃催化剂表现出最佳的水热稳定性。     

ZrO2作催化剂载体研究进展

ZrO2热稳定性好、富含表面羟基,同时具有表面酸性、碱性和氧化性、还原性,是作为催化剂的理想材料。本文对ZrO2作载体在甲醇合成催化剂,甲醇转化、分解、重整催化剂,消除NOx催化剂,甲烷燃烧催化剂,以及选择性脱水催化剂中的应用进行了综述。     

不同载体负载的Mo基甲烷化催化剂

研究γ-Al₂O₃、CeO₂和ZrO₂负载的Mo基催化剂性质及其甲烷化性能。采用N2物理吸附、H₂程序升温还原、X射线衍射和透射电镜对催化剂进行表征,使用固定床,在550 ℃、3 MPa、5 000 h^-1、V(H₂)∶V（CO）=1.0且含有H2S的合成气中对催化剂甲烷化性能进行测试。结果表明,3种载体中,Mo在ZrO₂载体上分散度最高,甲烷化反应中Mo/ZrO₂催化剂活性最高; CeO₂负载的Mo相抗烧结能力最强,甲烷化反应中Mo/CeO₂催化剂稳定性最好。     

制备方法对钼基耐硫甲烷化催化剂性能的影响

合成气甲烷化是煤制天然气工艺的主要过程之一。与传统的镍基催化剂相比,钼基催化剂用于耐硫甲烷化可以省去精脱硫过程和水汽变换过程,具有一定的技术和成本优势。但是钼基催化剂活性相对较低,尤其是低温活性和高温稳定性有待提高。对比研究不同方法制备的MoO₃/ZrO₂催化剂在固定床反应器上的耐硫甲烷化性能,发现采用溶液燃烧法制备的催化剂在相同条件下具有较高的耐硫甲烷化活性,当空速为5000 h^-1、反应压力为3MPa、反应温度为300℃和400℃时其CO转化率可分别达到26%和79%。催化剂的N₂物理吸附、透射电镜、X射线衍射和Raman光谱等表征结果表明,溶液燃烧法制备的催化剂具有较小的ZrO₂晶粒尺寸和较大的比表面积,活性组分Mo物种在ZrO₂载体上的分散性更好。而采用共沉淀法和浸渍法制得的MoO₃/ZrO₂催化剂存在不同程度的Mo物种团聚现象,导致其耐硫甲烷化活性较低。     

宽温型镍基甲烷化催化剂制备及催化性能

利用挤条成型及等体积浸渍法制备了负载型镍基甲烷化催化剂。通过H₂-TPR等表征方法对催化剂进行表征,研究了MgO对镍基催化剂中NiO与载体Al₂O₃相互作用力的影响。催化剂活性评价表明,助剂MgO在甲烷化反应中对CH₄选择性具有明显的促进作用。考察了催化剂的高温稳定性,并对镍基催化剂的低温失活现象进行了研究。     

载体焙烧温度对Co/Al2O3催化剂F-T合成反应催化性能的影响

采用等体积浸渍法,以不同温度焙烧的Al2O3为载体制备Co/Al₂O₃催化剂,通过N₂物理吸附、X射线衍射和程序升温还原等方法对催化剂进行表征,并在固定床反应器中评价催化剂的F-T合成反应性能。结果表明,低温焙烧可获得较大比表面积的Al₂O₃载体,有利于提高活性组分的分散度,但增强了钴与载体之间的相互作用,降低催化剂活性和选择性。高温焙烧的Al2O3载体有利于提高C⁺₅选择性,尤其是柴油组分的选择性。