煤矿乏风瓦斯燃烧用催化剂研究进展
发布时间：2021-10-10 17:44
煤矿瓦斯是煤矿伴生气,其主要成分甲烷是全球第二大温室气体,温室效应是二氧化碳的21倍。煤矿瓦斯的直接排放将加剧温室效应及环境污染,因此近年来煤矿瓦斯的治理受到广泛关注。煤矿瓦斯中乏风瓦斯（甲烷浓度0. 1%～1. 0%）占比超过70%,该气体无法通过常规的燃烧方式处理和利用。催化燃烧作为一种脱除低浓度甲烷的高效方法,其不仅可以在较低的温度下实现甲烷的氧化,同时还可以减少甲烷处理过程中的NOx和CO等污染物气体的排放,因此受到了人们的广泛关注。通过归纳近年来催化燃烧技术在催化剂研究方面的进展,重点阐述了催化剂制备方法对催化剂发展的影响,并且探讨了乏风瓦斯催化燃烧技术相关催化剂未来的发展方向。
【文章来源】：陕西煤炭. 2020,39(S1)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
催化燃烧反应速率与温度的关系
钙钛矿类催化剂:钙钛矿类材料最早是指钙钛矿石中的CaTiO3，随后将结构与CaTiO3类似的一类化合物统称为钙钛矿，其化学通式为ABO3。通常A为稀土金属或碱土金属，与六铝酸盐催化剂类似A类阳离子半径也较大从而起到稳定催化剂骨架结构的作用，最终提高催化剂的热稳定性。通常B为过渡金属元素，是催化甲烷燃烧的主要活性组分。从钙钛矿类催化剂结构图(图3)能够看出[14]，当A位阳离子被低价阳离子部分取代时，B位阳离子会部分向高价转变，晶格中氧的数量和活性会增加，最终导致催化活性的提高。当B位阳离子被低价阳离子部分取代时，B位阳离子价态发生变化形成晶格缺陷，从而改变氧的吸脱附性能，提高催化活性。因此，目前钙钛矿类催化剂的研究热点集中在AB位阳离子的选择和取代上，常见的取代方式有3种:A为取代(AxA"1-xBO3)、B位取代(AByB"1-yO3)及A B位同时取代(AxA"1-xByB"1-yO3)。ZAZA等人发现Sr的部分取代能够增加LaFeO3催化剂中的氧空位，从而导致La0.6Sr0.4FeO3催化剂的催化活性的提高和起燃温度的降低(400℃)[15]。BEDEL等人发现Fe的部分取代能够改变LaCoO3催化剂中Co的电子结构，从而导致LaCo0.4Fe0.6催化剂的催化活性的提高[16]。图3 钙钛矿类催化剂结构图[14]
钙钛矿类催化剂结构图[14]
【参考文献】：
期刊论文
[1]La2-xSrxFeNiO6催化剂的制备及其催化甲烷燃烧性能研究[J]. 王璞,王旭君,徐壮,周毛毛,郑建东. 化学通报. 2018(07)
[2]TiO2掺杂CuMnCe/Al2O3催化剂对甲烷催化燃烧脱氧反应的影响[J]. 袁善良,兰海,薄其飞,张彪,肖熙,蒋毅. 燃料化学学报. 2017(02)
[3]含硫气氛下催化剂PdxSy/SiO2催化甲烷低温燃烧反应[J]. 余倩倩,马磊. 化工生产与技术. 2015(02)
[4]Fe/CexZr0.9-xLa0.1O1.95-Al2O3整体式催化剂上的甲烷催化燃烧反应[J]. 陈永东,廖传文,曹红岩,刘志敏,王健礼,龚茂初,陈耀强. 催化学报. 2010(05)
[5]La/Mn改性Pd/γ-Al2O3催化剂对甲烷催化燃烧的影响[J]. 孙路石,秦晓楠,逄鹏,向军,胡松,汪一,邱建荣,徐明厚. 中国电机工程学报. 2009(11)
[6]甲烷催化燃烧整体型催化剂研究进展[J]. 王珂,林志娇,江志东. 天然气化工（C1化学与化工）. 2009(01)
博士论文
[1]钯基钴酸镍催化燃烧低浓度甲烷的研究[D]. 黄启福.中国科学技术大学 2018
[2]纳米催化剂的微乳法制备及其表征[D]. 滕飞.中国科学院研究生院（大连化学物理研究所） 2005
硕士论文
[1]Co3O4催化剂的制备及低浓度甲烷催化燃烧的性能研究[D]. 王婷.太原理工大学 2017
[2]用于甲烷催化燃烧的金属氧化物及贵金属催化剂制备、表征及性能研究[D]. 王智辉.华南理工大学 2014
[3]钯基催化剂的超低浓度甲烷催化燃烧特性研究[D]. 苗厚超.重庆大学 2011
本文编号：3428851
【文章来源】：陕西煤炭. 2020,39(S1)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
催化燃烧反应速率与温度的关系
钙钛矿类催化剂:钙钛矿类材料最早是指钙钛矿石中的CaTiO3，随后将结构与CaTiO3类似的一类化合物统称为钙钛矿，其化学通式为ABO3。通常A为稀土金属或碱土金属，与六铝酸盐催化剂类似A类阳离子半径也较大从而起到稳定催化剂骨架结构的作用，最终提高催化剂的热稳定性。通常B为过渡金属元素，是催化甲烷燃烧的主要活性组分。从钙钛矿类催化剂结构图(图3)能够看出[14]，当A位阳离子被低价阳离子部分取代时，B位阳离子会部分向高价转变，晶格中氧的数量和活性会增加，最终导致催化活性的提高。当B位阳离子被低价阳离子部分取代时，B位阳离子价态发生变化形成晶格缺陷，从而改变氧的吸脱附性能，提高催化活性。因此，目前钙钛矿类催化剂的研究热点集中在AB位阳离子的选择和取代上，常见的取代方式有3种:A为取代(AxA"1-xBO3)、B位取代(AByB"1-yO3)及A B位同时取代(AxA"1-xByB"1-yO3)。ZAZA等人发现Sr的部分取代能够增加LaFeO3催化剂中的氧空位，从而导致La0.6Sr0.4FeO3催化剂的催化活性的提高和起燃温度的降低(400℃)[15]。BEDEL等人发现Fe的部分取代能够改变LaCoO3催化剂中Co的电子结构，从而导致LaCo0.4Fe0.6催化剂的催化活性的提高[16]。图3 钙钛矿类催化剂结构图[14]
钙钛矿类催化剂结构图[14]
【参考文献】：
期刊论文
[1]La2-xSrxFeNiO6催化剂的制备及其催化甲烷燃烧性能研究[J]. 王璞,王旭君,徐壮,周毛毛,郑建东. 化学通报. 2018(07)
[2]TiO2掺杂CuMnCe/Al2O3催化剂对甲烷催化燃烧脱氧反应的影响[J]. 袁善良,兰海,薄其飞,张彪,肖熙,蒋毅. 燃料化学学报. 2017(02)
[3]含硫气氛下催化剂PdxSy/SiO2催化甲烷低温燃烧反应[J]. 余倩倩,马磊. 化工生产与技术. 2015(02)
[4]Fe/CexZr0.9-xLa0.1O1.95-Al2O3整体式催化剂上的甲烷催化燃烧反应[J]. 陈永东,廖传文,曹红岩,刘志敏,王健礼,龚茂初,陈耀强. 催化学报. 2010(05)
[5]La/Mn改性Pd/γ-Al2O3催化剂对甲烷催化燃烧的影响[J]. 孙路石,秦晓楠,逄鹏,向军,胡松,汪一,邱建荣,徐明厚. 中国电机工程学报. 2009(11)
[6]甲烷催化燃烧整体型催化剂研究进展[J]. 王珂,林志娇,江志东. 天然气化工（C1化学与化工）. 2009(01)
博士论文
[1]钯基钴酸镍催化燃烧低浓度甲烷的研究[D]. 黄启福.中国科学技术大学 2018
[2]纳米催化剂的微乳法制备及其表征[D]. 滕飞.中国科学院研究生院（大连化学物理研究所） 2005
硕士论文
[1]Co3O4催化剂的制备及低浓度甲烷催化燃烧的性能研究[D]. 王婷.太原理工大学 2017
[2]用于甲烷催化燃烧的金属氧化物及贵金属催化剂制备、表征及性能研究[D]. 王智辉.华南理工大学 2014
[3]钯基催化剂的超低浓度甲烷催化燃烧特性研究[D]. 苗厚超.重庆大学 2011
本文编号：3428851
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