介孔MgO负载Ni催化剂催化水蒸气重整苯酚制氢

发布时间：2017-05-28 03:02

  本文关键词：介孔MgO负载Ni催化剂催化水蒸气重整苯酚制氢，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文制备出具有高比表面积、活性组分Ni颗粒均匀分布的,介孔MgO负载的Ni催化剂,并利用此催化剂催化水蒸气重整生物质油模型物─苯酚制取氢气。利用浸渍法和共沉淀法制备出四种不同的NiO-MgO固溶体。其中,利用普通MgO和介孔MgO浸渍制备的固溶体标记为NiO/M和NiO/Mm;利用常规共沉淀和水热共沉淀制备的固溶体标记为NiO-M和NiO-Mm(介孔NiO-MgO固溶体)。利用XRD,N2吸附/脱附,H2-TPR以及TEM等手段,分别对这几种固溶体进行了表征测试。并对还原后所得的Ni-M,Ni-Mm,Ni/M以及Ni/Mm四种Ni基催化剂,进行了催化水蒸气重整苯酚制氢反应的研究。利用XRD,TG以及TEM等技术,对反应后的催化剂进行了表征。固溶体表征结果表明,采用介孔MgO为载体浸渍制备的NiO/Mm,具有最高的比表面积(60.6 m~2/g)和最大的孔径(10.1 nm),且其比表面积是采用普通MgO为载体制备的NiO/M(29.1 m~2/g)的2.1倍。此外,在还原后的Ni/Mm催化剂上,金属Ni粒子分布均匀,分布范围在5~6 nm之间。水蒸气重整苯酚结果表明,与其他方法制备的催化剂相比,Ni含量为15.8 wt%的Ni/Mm催化剂,表现出最高的催化活性和稳定性。在T=450 oC,液体流速为5.2 mL/h,S/C=20 mol/mol的条件下,苯酚的转化率可达87.3%,氢气的选择性为89.7%,氢气的产率为54.7%。比相同Ni含量的非介孔Ni/M催化剂上氢气的选择性和产率,分别提高了29.3%和33.4%。此外,反应15 h后,Ni/Mm催化剂上氢气的选择性和氢气的产率稳定在82.1%和49.5%。反应后催化剂的表征表明,反应15 h后,Ni/Mm催化剂仍然保持着介孔结构,并且催化剂上Ni颗粒的大小基本保持不变。另外,催化剂表面上没有明显的积碳或者碳须生成。综上,在所制备的四种催化剂中,以介孔MgO为载体,利用浸渍法所制备的Ni基催化剂,在水蒸气重整苯酚制氢中,具有最高的催化活性和稳定性。
【关键词】：介孔MgO Ni/MgO催化剂 限域作用 水蒸气重整苯酚 制氢
【学位授予单位】：哈尔滨师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TQ116.2
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第1章 绪论11-22
• 1.1 课题研究背景11-12
• 1.2 生物质制氢12-13
• 1.2.1 微生物制氢12
• 1.2.2 生物质热转换制氢12-13
• 1.3 水蒸气重整生物质油制氢13-14
• 1.4 水蒸气重整生物质油模型物14-15
• 1.5 水蒸气重整苯酚制氢催化剂15-17
• 1.5.1 催化剂的活性组分15-16
• 1.5.2 催化剂的载体16-17
• 1.6 金属氧化物固溶体催化剂17
• 1.7 介孔氧化物17-20
• 1.7.1 介孔MgO的制备18-20
• 1.7.2 介孔NiO/MgO固溶体的制备20
• 1.8 本文的工作思路及主要研究内容20-22
• 第2章 实验方法22-28
• 2.1 实验仪器及药品22-23
• 2.1.1 实验仪器22
• 2.1.2 实验药品22
• 2.1.3 实验气体22-23
• 2.2 催化剂的制备23-24
• 2.2.1 共沉淀法制备催化剂23
• 2.2.2 浸渍法制备催化剂23-24
• 2.3 催化剂的表征24-26
• 2.3.1 X射线衍射 (XRD)24
• 2.3.2 N_2吸附/脱附24-25
• 2.3.3 氢气程序升温还原 (H_2-TPR)25
• 2.3.4 热重分析 (TG)25
• 2.3.5 透射电镜 (TEM)25
• 2.3.6 相关计算公式25-26
• 2.4 催化剂的活性评价26-28
• 2.4.1 装置及方法26
• 2.4.2 产物分析26-28
• 第3章 催化剂表征28-38
• 3.1 XRD表征28-30
• 3.2 N_2吸附/脱附表征30-32
• 3.2.1 浸渍法催化剂的N_2吸附/脱附表征30-32
• 3.2.2 共沉淀法催化剂的N_2吸附/脱附表征32
• 3.3 H_2-TPR表征32-35
• 3.3.1 浸渍法催化剂的H_2-TPR表征32-34
• 3.3.2 共沉淀法催化剂的H_2-TPR表征34-35
• 3.4 TEM表征35-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第4章 介孔MgO负载Ni催化水蒸气重整苯酚制氢38-51
• 4.1 介孔Ni/MgO催化水蒸气重整苯酚制氢反应条件的考察38-47
• 4.1.1 反应温度的考察38-41
• 4.1.2 液体流速的考察41-43
• 4.1.3 水碳摩尔比的考察43-45
• 4.1.4 固溶体中镍含量的考察45-47
• 4.2 不同方法制备催化剂的催化活性比较47-50
• 4.3 本章小结50-51
• 第5章 介孔MgO负载Ni催化剂催化水蒸气重整苯酚制氢反应的稳定性51-57
• 5.1 Ni/Mm催化剂催化水蒸气重整苯酚制氢的稳定性考察51-52
• 5.2 反应后Ni/Mm催化剂的表征52-56
• 5.2.1 XRD表征52-53
• 5.2.2 TG表征53-54
• 5.2.3 TEM表征54-56
• 5.3 本章小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-66
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文66-68
• 致谢68

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