烧绿石负载Ni用于甲烷重整制氢：Ni-载体相互作用对反应性能的影响
发布时间：2021-01-20 12:50
随着全球经济的快速发展,有限的煤炭、石油等化石能源已经成为了制约社会可持续发展的主要因素之一。氢气作为一种高效的清洁能源,将在21世纪的能源舞台上扮演重要角色。目前工业上制氢主要通过高温重整反应将甲烷转化成一氧化碳和氢气。甲烷是天然气及页岩气的主要成分,储量丰富。通过甲烷重整制氢可实现甲烷的高值转化利用。由于大气中排放的CO2越来越多,并带来了一系列环境问题,通过CO2甲烷化以及甲烷C02重整可以对CO2进行有效的资源化利用。在上述反应中,Ni基催化剂表现出良好的初始活性,且廉价易得。但是在使用过程中,Ni易聚集并且容易积碳,从而导致催化剂活性下降。因此本文在明确了甲烷重整以及CO2甲烷化反应的机理的基础上,从增强金属与载体的相互作用角度出发,制备了性能良好的催化剂用于上述反应。主要成果如下:第一部分:为了探究用NiO与Y2Ti2O7载体之间的相互作用,从而获得性能更佳的甲烷水蒸气重整制氢（SRM）催化剂,我们采用了低温DBD等离子体在不同气氛下制备了多种Ni/Y2Ti2O7催化剂用于反应。结果表明,经过等离子体处理的催化剂的反应性能和抗积碳能力均比未处理的催化剂明显提高,其反应顺序为...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．１?ＤＢＤ等离子体处理催化剂装置图??
?第３章ＤＢＤ等离子体处理Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２０７催化剂用于甲烷水蒸气重整制氣???过的样品根据处理气氛的不同分别标记为Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２０７－ＡｉｒＰ、Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２０７－ＡｒＰ和??Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２〇７－Ｈ２Ｐ，未处理的样品标记为Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２〇７。??ｍｍｍ??图３．２前驱体在１０％Ｈ２／Ａｒ气氛下经过ＤＢＤ等离子体处理的照片。??３．３结果与讨论??３．３．１催化剂甲院水蒸气重整反应性能??４０?■?—?！ＷＹ２Ｔｉ２〇７?＝?４０?－?ＮｉＡ＾Ｊｉ，０，??Ｃ?３０?－?一？—Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２〇７－ＡｉｒＰ?Ｊ〇?．?Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２〇７－ＡｉｒＰ??２０?－?一一?Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２〇７－ＡｒＰ?＾?Ｎｉ／ＹＪｉ２〇７－ＡｒＰ??１０：?—?ＮｉＡＶＩＷＫＰ?…?十?ＩＳＷ２Ｔｉ２〇７－Ｈ，Ｐ??〇?＼?．?，?－?＊－?Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ?＊？?＇?－?－?Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ??６００?６５０?７００?７５０?８００?０??１???１?１?１???１???１???６００?６５０?７００?７５０?８００??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｆＣ）?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?（°Ｃ）??１８??
第３章ＤＢＤ等离子体处理Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２Ｑ７催化剂用于甲烷水蒸气重整制氢???７．０????（Ｃｊ?ＮｉＡ＾ＴｉｊＯｊＨＴ）??６?５?■?—３Ｖｉ／Ｙ２Ｔｉ２〇７（ＨＴ）－ＡｉｒＰ??６．０?－?ＮｉＡ＾２Ｔｉ２〇７（ＨＴ）－ＡｒＰ??ＮＳＸ?ＮｉＡ＾２Ｔｉ２〇７（ＨＴ）－Ｈ，Ｐ??３．５?－??３．０??１???１???１?＇?１?■?１???６００?６５０?７００?７５０?８００??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?（°Ｃ）??图３．３Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２〇７催化剂甲烷水蒸气重整反应活性图：（Ａ）?ＣＨ４转化率；（Ｂ）?Ｈ２收率；（Ｃ）??Ｈ２／ＣＯ?比。反应条件：Ｈ２０：?ＣＨ４＝２：?１，空速?３６０００ｍＬ／ｇｅａｔ／ｈ。??催化剂的活性是在一定温度下稳定了?３０分钟后进行采集的，其初始反应性??能如图１所示。根据图１（ａ）和（ｂ）可知，随着温度的升高，ＣＨ４转化率和Ｈ２收率??明显提高。此外，所有经等离子体处理的催化剂的催化活性均优于未经等离子??体处理的样品，所有样品活性顺序为Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２〇７－Ｈ２Ｐ?＞?Ｎｉ／?Ｙ２Ｔｉ２〇７－ＡｒＰ?＞?Ｎｉ／??Ｙ２Ｔｉ２〇７－ＡｉｒＰ＞Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２〇７。从图１（ｃ）可以看出，随着温度的升高，催化剂上的??Ｈ２／ＣＯ比值逐渐降低，这可能是由于在低温的时候，水气变换反应（ＷＧＳＲ）较??强。与未处理的催化剂相比，ＤＢＤ等离子体处理的催化剂均获得较低的Ｈ２／ＣＯ??比，ＮｉＡＹＴｈＣｈ－ＫｂＰ是所有催化剂中比例最低的。这可能意味着在等离子体处理??的催化剂上，可以抑制导致积碳的反应ＣＯ歧化反应的进行。?＇??表３．
【参考文献】：
期刊论文
[1]含氯挥发性有机物的催化氧化研究进展[J]. 蒋熙云,杨军,刘雨溪,邓积光,敬林,戴洪兴. 工业催化. 2019(08)
[2]Ln2Zr2O7 compounds（Ln=La,Pr, Sm, Y） with varied rare earth A sites for low temperature oxidative coupling of methane[J]. Xiuzhong Fang,Lianghui Xia,Liang Peng,Yuan Luo,Junwei Xu,Luoji Xu,Xianglan Xu,Wenming Liu,Renyang Zheng,Xiang Wang. Chinese Chemical Letters. 2019(06)
[3]Ni/CeO2前驱体分解方法对CO甲烷化活性的影响（英文）[J]. 张晓珊,芮宁,贾忻宇,胡雪,刘昌俊. 催化学报. 2019(04)
[4]Dry reforming of methane on active and coke resistant Ni/Y2Zr2O7 catalysts treated by dielectric barrier discharge plasma[J]. Xiuzhong Fang,Jie Lian,Kaiwen Nie,Xianhua Zhang,Yanfeng Dai,Xianglan Xu,Xiang Wang,Wenming Liu,Changqing Li,Wufeng Zhou. Journal of Energy Chemistry. 2016(05)
[5]二氧化碳转化催化剂研究进展及相关问题思考[J]. 刘昌俊,郭秋婷,叶静云,孙楷航,范志刚,葛庆峰. 化工学报. 2016(01)
[6]镍盐前体对Ni/γ-Al2O3催化剂催化加氢活性的影响[J]. 任世彪,邱金恒,王春燕,许波连,范以宁,陈懿. 催化学报. 2007(07)
本文编号：2989074
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．１?ＤＢＤ等离子体处理催化剂装置图??
?第３章ＤＢＤ等离子体处理Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２０７催化剂用于甲烷水蒸气重整制氣???过的样品根据处理气氛的不同分别标记为Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２０７－ＡｉｒＰ、Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２０７－ＡｒＰ和??Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２〇７－Ｈ２Ｐ，未处理的样品标记为Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２〇７。??ｍｍｍ??图３．２前驱体在１０％Ｈ２／Ａｒ气氛下经过ＤＢＤ等离子体处理的照片。??３．３结果与讨论??３．３．１催化剂甲院水蒸气重整反应性能??４０?■?—?！ＷＹ２Ｔｉ２〇７?＝?４０?－?ＮｉＡ＾Ｊｉ，０，??Ｃ?３０?－?一？—Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２〇７－ＡｉｒＰ?Ｊ〇?．?Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２〇７－ＡｉｒＰ??２０?－?一一?Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２〇７－ＡｒＰ?＾?Ｎｉ／ＹＪｉ２〇７－ＡｒＰ??１０：?—?ＮｉＡＶＩＷＫＰ?…?十?ＩＳＷ２Ｔｉ２〇７－Ｈ，Ｐ??〇?＼?．?，?－?＊－?Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ?＊？?＇?－?－?Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ??６００?６５０?７００?７５０?８００?０??１???１?１?１???１???１???６００?６５０?７００?７５０?８００??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｆＣ）?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?（°Ｃ）??１８??
第３章ＤＢＤ等离子体处理Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２Ｑ７催化剂用于甲烷水蒸气重整制氢???７．０????（Ｃｊ?ＮｉＡ＾ＴｉｊＯｊＨＴ）??６?５?■?—３Ｖｉ／Ｙ２Ｔｉ２〇７（ＨＴ）－ＡｉｒＰ??６．０?－?ＮｉＡ＾２Ｔｉ２〇７（ＨＴ）－ＡｒＰ??ＮＳＸ?ＮｉＡ＾２Ｔｉ２〇７（ＨＴ）－Ｈ，Ｐ??３．５?－??３．０??１???１???１?＇?１?■?１???６００?６５０?７００?７５０?８００??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?（°Ｃ）??图３．３Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２〇７催化剂甲烷水蒸气重整反应活性图：（Ａ）?ＣＨ４转化率；（Ｂ）?Ｈ２收率；（Ｃ）??Ｈ２／ＣＯ?比。反应条件：Ｈ２０：?ＣＨ４＝２：?１，空速?３６０００ｍＬ／ｇｅａｔ／ｈ。??催化剂的活性是在一定温度下稳定了?３０分钟后进行采集的，其初始反应性??能如图１所示。根据图１（ａ）和（ｂ）可知，随着温度的升高，ＣＨ４转化率和Ｈ２收率??明显提高。此外，所有经等离子体处理的催化剂的催化活性均优于未经等离子??体处理的样品，所有样品活性顺序为Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２〇７－Ｈ２Ｐ?＞?Ｎｉ／?Ｙ２Ｔｉ２〇７－ＡｒＰ?＞?Ｎｉ／??Ｙ２Ｔｉ２〇７－ＡｉｒＰ＞Ｎｉ／Ｙ２Ｔｉ２〇７。从图１（ｃ）可以看出，随着温度的升高，催化剂上的??Ｈ２／ＣＯ比值逐渐降低，这可能是由于在低温的时候，水气变换反应（ＷＧＳＲ）较??强。与未处理的催化剂相比，ＤＢＤ等离子体处理的催化剂均获得较低的Ｈ２／ＣＯ??比，ＮｉＡＹＴｈＣｈ－ＫｂＰ是所有催化剂中比例最低的。这可能意味着在等离子体处理??的催化剂上，可以抑制导致积碳的反应ＣＯ歧化反应的进行。?＇??表３．
【参考文献】：
期刊论文
[1]含氯挥发性有机物的催化氧化研究进展[J]. 蒋熙云,杨军,刘雨溪,邓积光,敬林,戴洪兴. 工业催化. 2019(08)
[2]Ln2Zr2O7 compounds（Ln=La,Pr, Sm, Y） with varied rare earth A sites for low temperature oxidative coupling of methane[J]. Xiuzhong Fang,Lianghui Xia,Liang Peng,Yuan Luo,Junwei Xu,Luoji Xu,Xianglan Xu,Wenming Liu,Renyang Zheng,Xiang Wang. Chinese Chemical Letters. 2019(06)
[3]Ni/CeO2前驱体分解方法对CO甲烷化活性的影响（英文）[J]. 张晓珊,芮宁,贾忻宇,胡雪,刘昌俊. 催化学报. 2019(04)
[4]Dry reforming of methane on active and coke resistant Ni/Y2Zr2O7 catalysts treated by dielectric barrier discharge plasma[J]. Xiuzhong Fang,Jie Lian,Kaiwen Nie,Xianhua Zhang,Yanfeng Dai,Xianglan Xu,Xiang Wang,Wenming Liu,Changqing Li,Wufeng Zhou. Journal of Energy Chemistry. 2016(05)
[5]二氧化碳转化催化剂研究进展及相关问题思考[J]. 刘昌俊,郭秋婷,叶静云,孙楷航,范志刚,葛庆峰. 化工学报. 2016(01)
[6]镍盐前体对Ni/γ-Al2O3催化剂催化加氢活性的影响[J]. 任世彪,邱金恒,王春燕,许波连,范以宁,陈懿. 催化学报. 2007(07)
本文编号：2989074
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