Pd/Zr/Al 2 O 3 风排瓦斯燃烧整体催化剂催化反应机理
发布时间：2021-11-28 02:46
以同时具有介孔和微米级大孔的新型多级孔道Al2O3整体柱为载体,Ce,Zr为助剂,制备得到Pd/Al2O3整体式催化剂,研究了催化剂的超低浓度风排瓦斯甲烷催化燃烧的反应性能,并结合实验结果,对Pd/Zr/Al2O3催化剂上甲烷燃烧的催化反应路径进行了探索分析。研究结果表明:所合成的添加助剂Ce,Zr的Pd/Al2O3催化剂的超低浓度甲烷氧化低温活性较好,催化剂保留了载体原有的特殊微观结构,比表面积仍然较大,有利于提高催化剂的反应活性。其中助剂Zr的助催性能比Ce的高。推测Pd/Zr/Al2O3催化剂上甲烷氧化的催化反应路径为:在助剂Zr的作用下,吸附在Pd O—Pd活性位上的CH4分子中一个C—H键的强度被削弱,小于H与Pd O表面晶格中O原子的键合强度,从而导致一个H原子从CH4分子中脱出,速控步骤完成后反应快速进行,生成CO2
【文章来源】：煤炭学报. 2017,42(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
Pd/Al2O3整体柱催化剂的氮气吸附脱附曲线Fig.1N2adsorption-desportionisothermsofPd/Al2O3
第3期徐鑫等:Pd/Zr/Al2O3风排瓦斯燃烧整体催化剂催化反应机理图1Pd/Al2O3整体柱催化剂的氮气吸附脱附曲线Fig.1N2adsorption-desportionisothermsofPd/Al2O3图2Pd/Al2O3整体柱催化剂的孔径分布Fig.2PoresizedistributionofPd/Al2O3Pd/Ce/Al2O3略高，但二者差别不大。随着载体负载量的增多，所得催化剂的比表面积呈下降的趋势，且Pd/Zr/Al2O3和Pd/Ce/Al2O3催化剂的变化趋势保持一致。当助剂Ce的负载量由1%增加至10%时，催化剂的比表面积由128.5下降至115.9m2/g，下降比例为9.8%;当助剂Zr的负载量由1%增加至10%时，催化剂的比表面积由139.4下降至132.7m2/g，下降比例为4.8%。表2不同Pd/Al2O3催化剂的比表面积Table2BETdataofdifferentPd/Al2O3catalysts催化剂序号比表面积/(m2·g－1)a128.5b128.4c115.9d139.4e135.0f132.72.2不同助剂Pd/M/Al2O3的甲烷催化燃烧性能图3为负载不同助剂含量的Pd/Al2O3催化剂的甲烷燃烧活性性能比较。可以看出，不同助剂含量的催化剂起燃温度均在250℃以下，完全转化温度在400～450℃之间，说明所合成的Pd/Zr/Al2O3和Pd/Ce/Al2O3催化剂的甲烷氧化低温活性较好。结合表2，虽然负载助剂之后的Pd/Al2O3催化剂比表面积有所下降，不利于催化性能的提升，但由于下降幅度不大，仍然具有较大的比表面积，而且催化剂的孔道结构、比表面积对反应物料分子的扩散传质和反应转化率均有影响，Pd/M/Al2O3催化剂中存在通透型大孔结构和显著的介孔特征(图2)，这种独特的多级孔道结构，为甲烷的燃烧提高了快速的?
Zr/Al2O3和Pd/Ce/Al2O3催化剂的变化趋势保持一致。当助剂Ce的负载量由1%增加至10%时，催化剂的比表面积由128.5下降至115.9m2/g，下降比例为9.8%;当助剂Zr的负载量由1%增加至10%时，催化剂的比表面积由139.4下降至132.7m2/g，下降比例为4.8%。表2不同Pd/Al2O3催化剂的比表面积Table2BETdataofdifferentPd/Al2O3catalysts催化剂序号比表面积/(m2·g－1)a128.5b128.4c115.9d139.4e135.0f132.72.2不同助剂Pd/M/Al2O3的甲烷催化燃烧性能图3为负载不同助剂含量的Pd/Al2O3催化剂的甲烷燃烧活性性能比较。可以看出，不同助剂含量的催化剂起燃温度均在250℃以下，完全转化温度在400～450℃之间，说明所合成的Pd/Zr/Al2O3和Pd/Ce/Al2O3催化剂的甲烷氧化低温活性较好。结合表2，虽然负载助剂之后的Pd/Al2O3催化剂比表面积有所下降，不利于催化性能的提升，但由于下降幅度不大，仍然具有较大的比表面积，而且催化剂的孔道结构、比表面积对反应物料分子的扩散传质和反应转化率均有影响，Pd/M/Al2O3催化剂中存在通透型大孔结构和显著的介孔特征(图2)，这种独特的多级孔道结构，为甲烷的燃烧提高了快速的传质通道，有利于提高催化剂的反应活性。图3不同助剂Pd/Al2O3的甲烷催化燃烧性能Fig.3CH4catalyticreactionperformanceofPd/Al2O3catalystswithdifferentadditives在同一反应温度下，标号为f的催化剂活性最好，标号为e的次之，再次为标号d的催化剂，这3种催化剂添加的助剂都为Zr，这说明添加助剂Ce和Zr相比，Zr的加入比Ce的助催化活性高。Yin等［19］?
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿乏风甲烷氧化新型Pd/Al2O3催化剂的合成[J]. 刘文革,郭德勇,徐鑫. 煤炭学报. 2012(S2)
[2]Pd-M/Al2O3催化CH4燃烧反应性能及其活化能表征[J]. 高利平,刘建周,吴杰,季芹芹,李国玲,王平,郑辉. 中国矿业大学学报. 2010(06)
[3]水分压对铁基费托合成催化剂还原动力学的影响[J]. 王洪,杨勇,吴宝山,许健,王虎林,青明,相宏伟,李永旺. 催化学报. 2010(02)
[4]CH4浓度检测用钯催化剂性能及H2-TPR研究[J]. 吴杰,刘建周,陆富生,江晶亮,许红娟,魏贤勇,殷晓波. 中国矿业大学学报. 2008(06)
[5]用TPR技术研究固体催化剂的还原活化能分布[J]. 梁斌,王嘉福,张鎏. 催化学报. 1990(06)
博士论文
[1]甲烷催化燃烧技术基础研究[D]. 訾学红.北京工业大学 2012
本文编号：3523546
【文章来源】：煤炭学报. 2017,42(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
Pd/Al2O3整体柱催化剂的氮气吸附脱附曲线Fig.1N2adsorption-desportionisothermsofPd/Al2O3
第3期徐鑫等:Pd/Zr/Al2O3风排瓦斯燃烧整体催化剂催化反应机理图1Pd/Al2O3整体柱催化剂的氮气吸附脱附曲线Fig.1N2adsorption-desportionisothermsofPd/Al2O3图2Pd/Al2O3整体柱催化剂的孔径分布Fig.2PoresizedistributionofPd/Al2O3Pd/Ce/Al2O3略高，但二者差别不大。随着载体负载量的增多，所得催化剂的比表面积呈下降的趋势，且Pd/Zr/Al2O3和Pd/Ce/Al2O3催化剂的变化趋势保持一致。当助剂Ce的负载量由1%增加至10%时，催化剂的比表面积由128.5下降至115.9m2/g，下降比例为9.8%;当助剂Zr的负载量由1%增加至10%时，催化剂的比表面积由139.4下降至132.7m2/g，下降比例为4.8%。表2不同Pd/Al2O3催化剂的比表面积Table2BETdataofdifferentPd/Al2O3catalysts催化剂序号比表面积/(m2·g－1)a128.5b128.4c115.9d139.4e135.0f132.72.2不同助剂Pd/M/Al2O3的甲烷催化燃烧性能图3为负载不同助剂含量的Pd/Al2O3催化剂的甲烷燃烧活性性能比较。可以看出，不同助剂含量的催化剂起燃温度均在250℃以下，完全转化温度在400～450℃之间，说明所合成的Pd/Zr/Al2O3和Pd/Ce/Al2O3催化剂的甲烷氧化低温活性较好。结合表2，虽然负载助剂之后的Pd/Al2O3催化剂比表面积有所下降，不利于催化性能的提升，但由于下降幅度不大，仍然具有较大的比表面积，而且催化剂的孔道结构、比表面积对反应物料分子的扩散传质和反应转化率均有影响，Pd/M/Al2O3催化剂中存在通透型大孔结构和显著的介孔特征(图2)，这种独特的多级孔道结构，为甲烷的燃烧提高了快速的?
Zr/Al2O3和Pd/Ce/Al2O3催化剂的变化趋势保持一致。当助剂Ce的负载量由1%增加至10%时，催化剂的比表面积由128.5下降至115.9m2/g，下降比例为9.8%;当助剂Zr的负载量由1%增加至10%时，催化剂的比表面积由139.4下降至132.7m2/g，下降比例为4.8%。表2不同Pd/Al2O3催化剂的比表面积Table2BETdataofdifferentPd/Al2O3catalysts催化剂序号比表面积/(m2·g－1)a128.5b128.4c115.9d139.4e135.0f132.72.2不同助剂Pd/M/Al2O3的甲烷催化燃烧性能图3为负载不同助剂含量的Pd/Al2O3催化剂的甲烷燃烧活性性能比较。可以看出，不同助剂含量的催化剂起燃温度均在250℃以下，完全转化温度在400～450℃之间，说明所合成的Pd/Zr/Al2O3和Pd/Ce/Al2O3催化剂的甲烷氧化低温活性较好。结合表2，虽然负载助剂之后的Pd/Al2O3催化剂比表面积有所下降，不利于催化性能的提升，但由于下降幅度不大，仍然具有较大的比表面积，而且催化剂的孔道结构、比表面积对反应物料分子的扩散传质和反应转化率均有影响，Pd/M/Al2O3催化剂中存在通透型大孔结构和显著的介孔特征(图2)，这种独特的多级孔道结构，为甲烷的燃烧提高了快速的传质通道，有利于提高催化剂的反应活性。图3不同助剂Pd/Al2O3的甲烷催化燃烧性能Fig.3CH4catalyticreactionperformanceofPd/Al2O3catalystswithdifferentadditives在同一反应温度下，标号为f的催化剂活性最好，标号为e的次之，再次为标号d的催化剂，这3种催化剂添加的助剂都为Zr，这说明添加助剂Ce和Zr相比，Zr的加入比Ce的助催化活性高。Yin等［19］?
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿乏风甲烷氧化新型Pd/Al2O3催化剂的合成[J]. 刘文革,郭德勇,徐鑫. 煤炭学报. 2012(S2)
[2]Pd-M/Al2O3催化CH4燃烧反应性能及其活化能表征[J]. 高利平,刘建周,吴杰,季芹芹,李国玲,王平,郑辉. 中国矿业大学学报. 2010(06)
[3]水分压对铁基费托合成催化剂还原动力学的影响[J]. 王洪,杨勇,吴宝山,许健,王虎林,青明,相宏伟,李永旺. 催化学报. 2010(02)
[4]CH4浓度检测用钯催化剂性能及H2-TPR研究[J]. 吴杰,刘建周,陆富生,江晶亮,许红娟,魏贤勇,殷晓波. 中国矿业大学学报. 2008(06)
[5]用TPR技术研究固体催化剂的还原活化能分布[J]. 梁斌,王嘉福,张鎏. 催化学报. 1990(06)
博士论文
[1]甲烷催化燃烧技术基础研究[D]. 訾学红.北京工业大学 2012
本文编号：3523546
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3523546.html
