金属氧化物与分子筛的耦合组装及其在甲烷重整制氢中的应用

发布时间：2020-08-06 08:15

【摘要】：优质、洁净的甲烷具有来源广泛、价格低廉、含氢量高、储运及加注设施完备等优势,在化石燃料制氢中受到了广泛关注。然而,在高温、氧化还原气氛交织、非稳态的甲烷重整制氢反应体系中,传统镍基催化剂存在活性低和稳定性较差等问题。因此,研发性能优良的载体材料及催化剂就成为了甲烷重整制氢研究领域中的热点问题之一。本论文主要通过新型催化剂载体材料的合成和催化剂的耦合组装两个设计思路来解决此研究领域的关键科学问题。1、以具有高储放氧能力的铈锆固溶体载体(CZ)为基础,采用均相沉淀水热法引入分子筛,制备复合分子筛催化剂NiO/CZ-SX。并研究了前驱液中水量对NiO/CZ-SX性能的影响。结果表明,与均相沉淀法制备的NiO/CZ相比,NiO/CZ-SX的NiO与载体的相互作用和表面及体相晶格氧的移动能力增强,能有效提高催化剂的活性和高温水热稳定性。其中,在前驱液配比TPAOH:TEOS:H20=25:100:15000的条件下制备的催化剂NiO/CZ-S15具有最高的性能。2、以具有高温水热稳定性的全硅分子筛Silicalite-1为基础,利用原位自组装技术组装金属氧化物与分子筛制备复合载体,再采用传统浸渍法制备镍基催化剂,以改善NiO与载体的相互作用,提高催化剂的活性和稳定性。重点探索了金属类型对催化剂性能的影响。BET和TEM等表征结果表明,在所有耦合组装制备的催化剂中,NiO/Zr-Sil-1的比表面积最大,NiO的粒径最小,催化性能最佳。3、以性能最好的NiO/Zr-Sil-1为基础,探索制备条件(焙烧温度和镍含量)和工艺条件(反应温度、水碳比和空速)对催化剂性能的影响。结果表明,最佳焙烧温度和镍含量分别为500℃和10wt%。在反应温度为800℃、水碳比为2和空速为12000ml g-1·h-1的苛刻条件下,催化剂NiO/Zr-Sil-1仍然保持较高的活性和稳定性。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ116.2;O643.36
【图文】：

２图１－２光解水示意图逡逑ｇ．邋１－２邋Ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ邋ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｗａｔｅｒ邋ｉｎｔｏ邋ｈｙｄｒｏｇ水解热化学分解法制氢主要包括直接法和间接法。逡逑高温下，水一步分解生成只２和０２，经分离后制得纯氢２３一

山东大学硕士学位论文２０的摩尔数逡逑筛的基本结构单元为四面体Ｔ0４（Ｔ可以为Ｓｉ、Ａｌ、Ｐ、Ｔｉ等）作用下将Ｔ０４连接形成环，为二级结构。同样在氧桥Ｔ－０－Ｔ的单元连接成笼结构，这些笼结构就是主要结构。逡逑ＳＭ－５分子筛为例详细剖析其结构，８Ｑ１。ＺＳＭ－５的基本结构由如图ｌ－４ａ所示。通过共用棱边连接成链构成二级结构，如图ｌ－对称面连接成片，如图ｌ－４ｃ所示。片与片之间通过螺旋轴连构，如图ｌ－４ｄ所示。其中，ＺＳＭ－５的孔道结构如图ｌ－４ｅ所示，孔道，分别为平行于ｃ轴的直孔道和平行于ａｂ面的Ｚ字型孔邋0．５８ｎｍｘ0．５４ｎｍ，Ｚ邋字型孔道为邋０．５４ｎｍｘ0．５４ｎｍ。逡逑

然后于程序升温马弗炉中５００°Ｃ程序升温焙烧４ｈ，升温速度为０．５°Ｃ／ｍｉｎ。逡逑制得的催化剂记为ＮｉＯ／ＣＺ－ＳＸ，其中镍含量为１０ｗｔ％邋（以ＮｉＯ计）。实验装置逡逑如图２－１所示。逡逑，ｄ产逡逑＿３＿逡逑N

本文编号：2782103