乙酸自热重整制氢的锌系镍基催化剂的研究

发布时间：2020-05-13 08:46

【摘要】：氢能作为一种清洁能源,是一种具有较好潜力的化石能源替代品。传统的制氢方式不仅需要消耗大量的原料,而且会对环境产生污染。由生物质油催化重整制取氢气是目前国内外科学家研究的热点。生物质油是生物质经高温热解处理而得,包括油相和水相;复杂的水相产品可作为重整制氢原料,其中乙酸约占30%,因此研究常选择生物质油的典型组分乙酸作为研究对象。重整制氢一般包含蒸气重整(SR)、部分氧化重整(POX)和自热重整(ATR)。蒸气重整是一个吸热反应过程,反应过程中需要外界额外供热;有O_2参与的部分氧化反应(POX)是一个放热过程。自热重整结合了蒸气重整和部分氧化过程,平衡了反应体系的热量供应。本文设计制备了类水滑石型Zn-Ni-Al-Fe和Zn-Ni-Zr镍基催化剂,用于乙酸自热重整制氢(ATR of HAc)体系,探讨了反应温度、氧碳比、助剂铁的添加等对乙酸自热重整反应过程中催化剂的活性、稳定性及积炭的影响。本文采用共沉淀法制备了Zn_(2.4)Ni_(0.6)Al_xFe_(1-x)-x O_(4.5±δ)(x=1、0.5、0)系列类水滑石型镍基催化剂用于乙酸自热重整制氢体系,利用XRD、H_2-TPR、BET、XPS等表征手段对催化剂进行表征测试。测试结果表明:Zn_(2.4)Ni_(0.6)Al_(0.5)Fe_(0.5)O_(4.5±δ)催化剂BET比表面积最大为48.3 m~2/g,还原后形成NiFe合金,其对乙酸自热重整具有较好的催化效果:乙酸转化率在10 h活性测试中一直维持在100%,氢气产率达到了2.39 mol-H_2/mol-HAc。表征结果表明铁的适量添加增加了比表面积,形成NiFe合金使活性组分镍的还原性及在ATR中的抗氧化性增强,反应中催化剂抗积炭能力得到提高,从而提高了类水滑石型镍基催化剂的活性、稳定性和抗积炭能力。本文采用共沉淀法制备了Zn_xNi_yZrO_(4.5±δ)系列镍基催化剂,比较研究了不同的Zn和Zr含量对乙酸自热重整制氢反应过程中催化活性、积炭等的影响。XRD、BET、H_2-TPR和TG/DTG等表征结果表明:Zn_(1.4)Ni_(0.6)ZrO_(4.5±δ)催化剂反应前后ZnO和ZrO_2晶相稳定,比表面积较大,活性组分Ni~0在反应前后保持稳定。活性测试结果表明:Zn_(1.4)Ni_(0.6)ZrO_(4.5±δ)催化剂在10 h测试中乙酸转化率一直稳定在100%,H_2产率稳定在2.40 mol-H_2/mol-HAc。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ426;TQ116.2

【参考文献】