镍基催化甲苯分解过程中无定形碳与石墨型碳生成及转化特性

发布时间：2021-08-18 02:02

　　采用等体积浸渍法制备Ni/α-Al₂O₃与Ni-Fe/α-Al₂O₃,在固定床反应器中进行催化甲苯裂解和重整性能实验,对不同反应阶段的催化剂进行程序升温氧化-质谱联用（TPO-MS）、扫描电子显微镜（SEM）等表征。结果表明:镍基催化剂表面积碳包括无定形碳和石墨型碳,其中石墨型碳主要为碳纳米管。随着反应的进行,积碳量先显著增大后保持稳定。在反应初期,催化剂表面主要生成无定形碳;反应中部分无定形碳转化生成石墨型碳,后者所占比例逐渐增大。在裂解反应（不添加水）中,Ni/α-Al₂O₃表面积碳以无定形碳为主,比例达到85%以上;在重整反应中,水的加入可显著促进石墨型碳（碳纳米管）的生成,石墨型碳比例达到30%以上。添加铁助剂改性明显抑制无定形碳的生成,Ni-Fe/α-Al₂O₃积碳以石墨型碳为主,比例达到70%以上。 

【文章来源】：太阳能学报. 2020,41(10)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

固定床反应系统示意图

NA/NFA氢气还原曲线

图4所示为NA催化裂解与NA催化重整2种反应的积碳量随时间的变化趋势。裂解反应的2～60 min内，积碳量从50 mg/（g-cata）逐渐增至152 mg/（g-cata),60 min后积碳量基本保持稳定。在重整反应中积碳量变化趋势与裂解反应基本一致，在60 min处积碳量达到最大值。积碳的生成主要来源于甲苯裂解（式（2））、甲烷裂解（式（3））和一氧化碳的歧化反应（式（4））。受催化剂表面活性位数量以及孔隙结构的限制[6]，在反应初期，积碳前驱物（如甲苯、CO等）在活性位上生成大量积碳；随着反应的进行，积碳覆盖活性位表面导致其反应活性降低，从而导致积碳生成量逐渐降低，直至趋于稳定。与裂解反应相比，水蒸气的添加显著提高了表面积碳量。反应60 min后催化重整生成积碳量为裂解反应的5倍以上。这是因为重整反应的甲苯转化率显著高于裂解反应（见2.3节），在反应过程中产生更多小分子产物，如CH4、CO等，从而促进积碳的生成。

【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质焦油及其馏分的成分分析[J]. 王素兰,张全国,李继红.  太阳能学报. 2006(07)
[2]水蒸汽对Ni/Ce-Zr-Al-Ox催化剂上CO2-CH4反应积碳的影响[J]. 李春林,伏义路.  物理化学学报. 2004(S1)
[3]生物质热解焦油的热裂解与催化裂解[J]. 骆仲泱,张晓东,周劲松,倪明江,岑可法.  高校化学工程学报. 2004(02)



本文编号：3348967