三氧化二铝负载镍基催化剂的CO选择甲烷化反应性能

发布时间：2017-06-15 20:06

  本文关键词：三氧化二铝负载镍基催化剂的CO选择甲烷化反应性能，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：质子交换膜燃料电池(PEMFC)使用富氢气体作燃料。富氢气体中大约含有0.5~2.0vol%CO和15~20vol%CO2、70vol%H2、10vol%水蒸气。为了避免电池电极催化剂因吸附CO中毒失活,对于Pt催化剂要求CO浓度降到10ppm以下,对于Pt-Ru催化剂要求CO浓度降到100ppm以下。CO选择甲烷化是一种有效的除CO方法。该方法无需额外气体供应、产物CH4和H2O对环境无污染。CO选择甲烷化反应广泛使用Ni基催化剂或Ru基催化剂。本文以三氧化二铝为载体制备镍基催化剂用于CO选择甲烷化反应的研究。主要研究内容和结果总结如下:1、采用四种方法制备氧化态样品20%NiO/Al2O3。经还原得到20%Ni/Al2O3催化剂用于CO选择甲烷化反应。结果表明,碳酸铵沉淀法得到的20%Ni/Al2O3催化剂对CO和CO2甲烷化活性最高。2、采用碳酸铵沉淀法制备不同Ni/Al原子比的氧化态样品x%NiO/Al2O3(x=10,20,30,40)。经还原得到x%Ni/Al2O3催化剂用于CO选择甲烷化反应。结果表明,从CO选择甲烷化活性和选择性的观点来看,Ni负载量x=20的Ni/Al2O3催化剂是最佳催化剂。3、采用碳酸铵沉淀法制备氧化态样品20%NiO/Al2O3。经不同还原温度(400oC,500oC,600oC,800oC)还原得到20%Ni/Al2O3催化剂用于CO选择甲烷化反应。结果表明,随着还原温度从400oC升高到800oC,CO选择甲烷化活性提高。4、采用碳酸铵沉淀法在不同焙烧温度(500oC,650oC,800oC)下制备氧化态样品20%NiO/Al2O3。经还原得到20%Ni/Al2O3催化剂用于CO选择甲烷化反应。结果表明,焙烧温度越低,CO选择甲烷化活性越高。5、采用碳酸铵沉淀法制备前驱体20%NiO/Al2O3,然后超声浸渍钌离子溶液(Ru/Al=1/100),400oC焙烧2h得到氧化态样品1%RuO2-20%NiO/Al2O3。经400oC或500oC还原2h得到1%Ru-20%Ni/Al2O3催化剂用于CO选择甲烷化反应。结果表明,经500oC还原得到的1%Ru-20%Ni/Al2O3催化剂表现出优越的催化性能。在反应温度220oC时,CO浓度降到30ppm以下,且选择性高于50%。
【关键词】：一氧化碳 选择甲烷化 镍 钌 三氧化二铝
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TM911.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 CO选择甲烷化反应的研究背景及意义9-11
• 1.2 CO选择甲烷化反应研究进展11-17
• 1.2.1 催化活性组分11-12
• 1.2.2 催化剂载体12-14
• 1.2.3 助剂14-15
• 1.2.4 制备方法15-16
• 1.2.5 反应机理16-17
• 1.3 选题依据17
• 1.4 本论文研究内容17-18
• 第2章 表征方法18-21
• 2.1 热重分析（TGA）18
• 2.2 比表面积测定18
• 2.3 X-射线粉末衍射（XRD）18
• 2.4 电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）18
• 2.5 H_2程序升温还原（H2-TPR）18-19
• 2.6 CO吸附量测定19-20
• 2.7 金属分散度的测定（H2-TPD）20-21
• 第3章 氧化态样品的制备与表征21-36
• 3.1 样品的制备21-24
• 3.1.1 NiO/Al_2O_3样品22-23
• 3.1.2 RuO_2-NiO/Al_2O_3样品23
• 3.1.3 RuO_2/Al_2O_3样品23-24
• 3.2 样品的表征24-35
• 3.2.1 干燥后样品的热重分析24
• 3.2.2 比表面积测定24-26
• 3.2.3 XRD测定26-29
• 3.2.4 元素组成29-30
• 3.2.5 TPR测试30-35
• 3.3 小结35-36
• 第4章 不同实验条件对CO选择甲烷化反应催化性能的影响36-57
• 4.1 催化反应装置及数据处理36
• 4.2 制备方法的影响36-39
• 4.3 还原气中H2浓度的影响39-41
• 4.4 反应气流速的影响41-42
• 4.5 金属Ni负载量的影响42-45
• 4.6 还原温度的影响45-47
• 4.7 焙烧温度的影响47-50
• 4.8 添加金属Ru的影响50-55
• 4.9 催化性能稳定性评价55-56
• 4.10 小结56-57
• 结论与展望57-58
• 参考文献58-65
• 攻读学位期间发表的论文与研究成果清单65-66
• 致谢66

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