Ni/TiO 2 催化剂上二氧化碳加氢甲烷化反应及选择性研究
发布时间：2022-02-09 16:29
二氧化碳的大量排放是全球温室效应日益严峻的主要原因之一,它严重影响人类的生存环境。二氧化碳加氢制高附加值化学品或燃料是解决碳排放问题并具有经济效益与环境效益的有效途径。二氧化碳甲烷化是二氧化碳加氢的基础反应,具有重要的研究价值,对此展开研究有利于加深对二氧化碳加氢反应的理解并为开发成本低、活性高、稳定性强的新型工业催化剂提供参考。本论文以Ni/TiO2催化剂为研究对象,全面考察了催化剂的二氧化碳甲烷化性能,系统探讨了催化剂的构-效关系,准确研究了本征反应动力学,深入揭示了催化反应的关键中间体。首先,采用浸渍法合成3%-15%不同金属负载量的Ni/TiO2催化剂,并用于二氧化碳甲烷化反应测试以及结构表征,发现金属尺寸与催化性能密切相关。在结构上,不同金属负载量催化剂具有相似的比表面积、孔结构、形貌,但不同的金属尺寸;在性能上,3%Ni/TiO2一氧化碳选择性约为99%,15%Ni/TiO2甲烷选择性超过95%,随镍负载量增加,主产物由一氧化碳过度为甲烷。其次,结合TEM、TPR、XPS、化学吸附等表征...
【文章来源】：郑州大学河南省211工程院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
尺寸与表面自由能[52]
2实验部分20管顶端196-228mm的位置，最后将反应管置于反应装置中。反应过程中温度由控温程序控制，实际温度通过温度感应器测龋装样前，采用热电偶确定反应装置的恒温区间，确保每次装样均在恒温区内。图2.1实验装置流程图Figure2.1Flowchartofexperimentaldevice.图2.2反应器局部图Figure2.2Partialmapofreactor.
3Ni/TiO2催化剂用于CO2甲烷化30首先，采用粒径统计软件对TEM图中的Ni晶粒尺寸进行量取和统计，发现金属镍以纳米颗粒形式分数在载体上，两种催化剂金属尺寸分别为8.86±0.38nm与12.56±0.58nm，即3%Ni/TiO2和15%Ni/TiO2催化剂尺寸存在显著差距，该结果与XRD表征相一致的。其次，在催化剂上可以观察到两种晶格条纹，其中，晶格间距为0.345nm的对应于TiO2的101面，而0.217nm归属为金属Ni的111面，这说明在还原后的催化剂上金属以Ni(111)为主而载体TiO2以101晶面为主。图3.2还原后3%和15%Ni/TiO2催化剂的TEM图。(a,b)3%Ni/TiO2,(c,d)15%Ni/TiO2.Figure3.2TEMimagesof3%Ni/TiO2and15%Ni/TiO2catalystsafterreduction(a,b)3%Ni/TiO2,(c,d)15%Ni/TiO2.另外，从图3.3可知，催化剂上各元素分布均匀，金属镍均匀分散在载体TiO2上；在3%Ni/TiO2和15%Ni/TiO2催化剂上，Ni的质量分数分别为2.33%和46810121416182022036912151821D=12.56±0.58Distribution/%Diameter/nm2468101214161803691215Distribution/%Diameter/nmD=8.86±0.38abdc
【参考文献】：
期刊论文
[1]绿色催化二氧化碳、炔丙醇和亲核试剂的三组分反应（英文）[J]. 周智华,夏书梅,何良年. 物理化学学报. 2018(08)
[2]离子液体中电化学还原CO2研究评述与展望[J]. 冯建朋,张香平,尚大伟,高红帅. 化工学报. 2018(01)
[3]INTRAPARTICLE DIFFUSION EFFECTS IN FISCHER-TROPSCH SYNTHESIS Ⅰ. MODELING OF DIFFUSION AND REACTION[J]. SHEN Wen-Jie; ZHOU Jing-Lai; ZHANG Bi-Jiang (Institute of Coal Chemistry, The Chinese Academy of Sciences Taiyuan, Shanxi 030001). Journal of Natural Gas Chemistry. 1996(01)
博士论文
[1]过渡金属基催化剂制备及其CO2低温甲烷化催化过程研究[D]. 郭鑫鹏.中国地质大学(北京) 2019
硕士论文
[1]二氧化碳甲烷化新型高效催化剂的设计及其性能研究[D]. 孙晋伟.北京化工大学 2018
[2]镍基催化剂二氧化碳甲烷化反应性能研究[D]. 张立娟.天津大学 2018
[3]等离子体制备高效Ni/TiO2催化剂在CO2甲烷化和低温积碳中的研究[D]. 周锐.天津大学 2017
[4]等离子体和助剂改性镍基催化剂二氧化碳甲烷化研究[D]. 张丽.天津大学 2015
[5]镍基催化剂上一氧化碳甲烷化反应性能研究[D]. 朱秋军.天津大学 2012
本文编号：3617312
【文章来源】：郑州大学河南省211工程院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
尺寸与表面自由能[52]
2实验部分20管顶端196-228mm的位置，最后将反应管置于反应装置中。反应过程中温度由控温程序控制，实际温度通过温度感应器测龋装样前，采用热电偶确定反应装置的恒温区间，确保每次装样均在恒温区内。图2.1实验装置流程图Figure2.1Flowchartofexperimentaldevice.图2.2反应器局部图Figure2.2Partialmapofreactor.
3Ni/TiO2催化剂用于CO2甲烷化30首先，采用粒径统计软件对TEM图中的Ni晶粒尺寸进行量取和统计，发现金属镍以纳米颗粒形式分数在载体上，两种催化剂金属尺寸分别为8.86±0.38nm与12.56±0.58nm，即3%Ni/TiO2和15%Ni/TiO2催化剂尺寸存在显著差距，该结果与XRD表征相一致的。其次，在催化剂上可以观察到两种晶格条纹，其中，晶格间距为0.345nm的对应于TiO2的101面，而0.217nm归属为金属Ni的111面，这说明在还原后的催化剂上金属以Ni(111)为主而载体TiO2以101晶面为主。图3.2还原后3%和15%Ni/TiO2催化剂的TEM图。(a,b)3%Ni/TiO2,(c,d)15%Ni/TiO2.Figure3.2TEMimagesof3%Ni/TiO2and15%Ni/TiO2catalystsafterreduction(a,b)3%Ni/TiO2,(c,d)15%Ni/TiO2.另外，从图3.3可知，催化剂上各元素分布均匀，金属镍均匀分散在载体TiO2上；在3%Ni/TiO2和15%Ni/TiO2催化剂上，Ni的质量分数分别为2.33%和46810121416182022036912151821D=12.56±0.58Distribution/%Diameter/nm2468101214161803691215Distribution/%Diameter/nmD=8.86±0.38abdc
【参考文献】：
期刊论文
[1]绿色催化二氧化碳、炔丙醇和亲核试剂的三组分反应（英文）[J]. 周智华,夏书梅,何良年. 物理化学学报. 2018(08)
[2]离子液体中电化学还原CO2研究评述与展望[J]. 冯建朋,张香平,尚大伟,高红帅. 化工学报. 2018(01)
[3]INTRAPARTICLE DIFFUSION EFFECTS IN FISCHER-TROPSCH SYNTHESIS Ⅰ. MODELING OF DIFFUSION AND REACTION[J]. SHEN Wen-Jie; ZHOU Jing-Lai; ZHANG Bi-Jiang (Institute of Coal Chemistry, The Chinese Academy of Sciences Taiyuan, Shanxi 030001). Journal of Natural Gas Chemistry. 1996(01)
博士论文
[1]过渡金属基催化剂制备及其CO2低温甲烷化催化过程研究[D]. 郭鑫鹏.中国地质大学(北京) 2019
硕士论文
[1]二氧化碳甲烷化新型高效催化剂的设计及其性能研究[D]. 孙晋伟.北京化工大学 2018
[2]镍基催化剂二氧化碳甲烷化反应性能研究[D]. 张立娟.天津大学 2018
[3]等离子体制备高效Ni/TiO2催化剂在CO2甲烷化和低温积碳中的研究[D]. 周锐.天津大学 2017
[4]等离子体和助剂改性镍基催化剂二氧化碳甲烷化研究[D]. 张丽.天津大学 2015
[5]镍基催化剂上一氧化碳甲烷化反应性能研究[D]. 朱秋军.天津大学 2012
本文编号：3617312
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3617312.html
