探究性化工综合实验设计与实践——二氧化碳甲烷化催化剂的制备及性能评价

发布时间：2022-01-21 20:29

　　为提高学生的创新能力和实践能力,设计了基于水滑石化合物（LDHs）前驱体的镍基催化剂的制备及其在二氧化碳加氢甲烷化反应中应用的探究性专业实验,并将现代分析技术应用于教学实践中。催化剂的制备采用新颖的原位生长法,以Al₂O₃载体为Al源,在其表面合成Ni-Ce-Al水滑石化合物,然后经过焙烧和还原制得负载型Ni Ce/Al₂O₃-LDHs催化剂,采用XRD和SEM对合成的Ni-Ce-Al水滑石化合物进行表征,以二氧化碳加氢甲烷化反应对催化剂的性能进行评价。通过开设该实验,可以让学生了解化工学科前沿,包括先进的生产工艺、催化剂的制备方法以及现代分析技术,掌握专业实验操作、数据处理和谱图绘制方法,体会理论知识在实践中的应用,提高学生的专业素养和综合能力,为未来从事科研或走向专业技术岗位奠定基础。 

【文章来源】：实验室研究与探索. 2020,39(09)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

水滑石结构示意图[9]

对照催化剂采用常规浸渍法制得，具体实验步骤为:称取1.17 g Ni(NO3)·6H2O,0.76 g Ce(NO3)3·6H2O溶于10 m L的去离子水，加入5 g Al2O3颗粒(30～40目)，50℃浸渍2 h，然后依次进行干燥、焙烧、研磨、压片、筛分和还原，实验条件与Ni Ce/Al2O3-LDHs催化剂的制备过程保持一致，对应的催化剂分别标记为Ni Ce/Al2O3。4.4 催化剂的活性评价

二氧化碳加氢甲烷化反应在自制的固定床微反应器中进行，如图3所示。反应器为内径6 mm的石英管。首先，称取200 mg 30～40目催化剂，装入石英管中，两端用石英棉固定，将热电偶插入催化剂床层，以准确控制反应温度，温度范围为280～320℃。然后，将石英管放入管式炉中，实验流程如图4所示。原料气CO2和H2分别由CO2和H2钢瓶提供，通过质量流量计调控后进入混合器混合，然后引入石英管中，CO2/H2的摩尔比为1/4，空速为60 L/(g·h)。出口气体经冷肼冷凝除去大部分的水蒸气后，经干燥器进一步干燥之后进行气相色谱分析，气体的流量由皂膜流量计测得。图4 CO2加氢甲烷化实验流程示意图

【参考文献】：
期刊论文
[1]应用型人才培养的观念与路径[J]. 刘献君.  中国高教研究. 2018(10)
[2]研究型化工综合教学实验设计与探索[J]. 李树娜.  实验室研究与探索. 2018(09)
[3]化工类专业实践教学体系的构建与实践[J]. 陈伟,黄少云,袁华.  实验室研究与探索. 2018(06)
[4]深部煤层封存CO2过程中的煤基质溶胀效应[J]. 王浩浩,张登峰,王倩倩,彭健,霍培丽.  化工进展. 2015(07)
[5]二氧化碳甲烷化催化剂的研究进展[J]. 崔凯凯,周桂林,谢红梅.  化工进展. 2015(03)
[6]合成气甲烷化制替代天然气热力学分析[J]. 左玉帮,刘永健,李江涛,李春启,忻仕河.  化学工业与工程. 2011(06)



本文编号：3600908