二氧化锆钴基催化剂上F-T合成反应研究及其对生态环境的影响
发布时间：2022-10-18 14:58
化石能源直接燃烧产生的大量二氧化碳和甲烷等温室气体进入大气层后导致地球升温而造成的全球气候变暖是人类迄今所面临的最重大环境问题,全球气候变暖已严重影响到人类的生存和可持续发展进程。Fischer-Tropsch （F-T）合成技术是将煤、天然气和生物质气化成合成气进而转化为烃类液体燃料,大规模地生产高品质的汽油、柴油等清洁油品和其它高附加值化学品的二次能源转化技术,是减少环境污染、缓解石油资源短缺、推进煤炭清洁高效利用的重要途径。然而,F-T合成尾气中CO2、CH4等温室气体的排放及生产过程的高能耗制约了该技术的长足发展。设计和制备具有高反应活性以及高C5+选择性F-T合成催化剂是解决该问题的重要手段之一。CH4/CO2重整制合成气技术是对温室气体CO2、CH4进行合理转化与利用的工艺过程,F-T合成反应和CH4/CO2重整具有相似的催化剂体系,而且,F-T合成反应为一放热反应,CH4/CO2重整为一吸热反应,将这两种反应过程进行耦合不仅有助于F-T合成反应中温室气体的减排,通过物质循环和能量流动达到反应过程中的生态平衡,具有极其重要的环保和经济意义。 本论文根据F-T合成反应...
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 化石能源使用与气候变化
1.2 Fischer-Tropsch合成的技术概况
1.2.1 F-T合成催化剂的研究进展
1.2.2 催化剂活性组分
1.2.3 钴基催化剂的载体效应
1.2.4 催化剂助剂的影响
1.2.5 催化剂制备方法的影响
1.3 多孔材料的合成及在催化领域中的应用
1.4 复合氧化物在F-T合成反应中的应用
1.5 F-T合成反应热力学
1.6 甲烷二氧化碳重整技术简介
1.6.1 CH_4/CO_2重整反应催化剂体系
1.6.2 CH_4/CO_2重整反应热力学
1.7 本论文研究内容及工作思路
参考文献
第二章 实验部分
2.1 原料与试剂
2.2 载体与催化剂的制备
2.2.1 载体的制备
2.2.2 催化剂的制备
2.3 载体与催化剂性质的表征
2.3.1 比表面积及孔结构测试
2.3.2 粉末X-射线衍射(XRD)
2.3.3 程序升温还原(TPR)
2.3.4 透射电镜分析(TEM)
2.3.5 扫描电镜分析(SEM)
2.3.6 X-射线能谱分析(EDS)
2.3.7 X-射线光电子能谱(XPS)
2.3.8 热重分析(TG-DSC)
2.3.9 氢气化学吸附(H_2-chemisorption)
2.3.10 等离子-原子发射光谱分析(ICP-AES)
2.4 催化剂反应性能评价
2.4.1 F-T合成反应
2.4.2 CH_4/CO_2重整催化反应
参考文献
第三章 不同结构Co/ZrO_2催化剂的F-T合成反应性能
3.1 引言
3.2 催化剂的制备及物理化学性能表征
3.2.1 不同结构ZrO_2载体的制备
3.2.2 催化剂的制备
3.2.3 载体与催化剂的制备物理化学性质表征
3.3 F-T合成催化反应性能评价
3.4 结果与讨论
3.4.1. 载体与催化剂的N_2-吸附/脱附实验结果
3.4.2. 催化剂XRD分析
3.4.3. 电镜分析
3.4.4 X-射线光电子能谱(XPS)
3.4.5 程序升温还原(TPR)
3.4.6 催化剂的氢气化学吸附
3.5 F-T合成催化反应性能评价
3.6 本章小结
参考文献
第四章 以铈锆固溶体为载体的F-T合成钴基催化剂的研究
4.1 引言
4.2 催化剂的制备及物理化学性质表征
4.2.1. 不同Ce/Zr比的介孔Zr_xCe_(1-x)O_2固溶体载体的制备
4.2.2. 以铈锆固溶体为载体的钴基催化剂的制备
4.2.3. 载体与催化剂的制备物理化学性质表征
4.3 F-T合成催化反应性能评价
4.4 结果与讨论
4.4.1. 铈锆固溶体载体与催化剂的XRD测试结果
4.4.2. Ce_xZr_(1-x)O_2载体与催化剂的N_2-吸附/脱附实验结果
4.4.3. 电镜分析
4.4.4 催化剂的程序升温还原
4.4.5 X-射线光电子能谱
4.4.6 催化剂的氢气化学吸附
4.5 F-T合成催化反应性能评价
4.6 本章小结
参考文献
第五章 Ce为助剂Co/ZrO_2的F-T反应催化性质研究
5.1 引言
5.2 催化剂的制备
5.2.1 介孔ZrO_2载体的制备
5.2.2 CeO_2改性的ZrO_2载体的制备
5.2.3 催化剂的制备
5.2.4. 载体与催化剂的制备物理化学性质表征
5.3 F-T合成催化反应性能评价
5.4 结果与讨论
5.4.1 X-射线衍射分析
5.4.2 载体和催化剂的织构和结构性能分析
5.4.3 载体和催化剂的TEM分析
5.4.4 催化剂的还原性能(TPR)研究
5.4.5 催化剂的氢气化学吸附(H_2-chemisorption)研究
5.5 F-T合成催化反应性能评价
5.6 本章小结
参考文献
第六章 Co/Ce_xZr_(1-x)O_2催化剂的CH_4/CO_2重整反应性能及费托合成反应与二氧化碳重整反应耦合温室气体减排评价
6.1 引言
6.2 催化剂的制备及物理化学性质表征
6.2.1 Ce_xZr_(1-x)O_2载体的制备
6.2.2 Co/Ce_xZr_(1-x)O_2催化剂的制备
6.2.3. 载体与催化剂的制备物理化学性质表征
6.3 结果与讨论
6.3.1 催化剂的XRD分析
6.3.2 催化剂的TPR分析
6.3.3 载体N_2-吸附/脱附与催化剂的织构性质
6.4 CH_4/CO_2重整催化反应性能评价
6.5 催化剂的形貌及积碳分析
6.5.1 催化剂的透射电镜(TEM)分析
6.5.2 催化剂的积碳分析
6.6 F-T合成反应与CH_4/CO_2重整催化反应的耦合及温室气体减排
6.7 本章小结
参考文献
全文总结
附图
攻读博士期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]CH4/CO2重整制合成气Ni/CexZr1-xO2催化剂性能研究[J]. 曾尚红,张蕾,张晓红,潘慧,庄明,苏海全. 中国稀土学报. 2011(04)
[2]二氧化碳封存和资源化利用研究进展[J]. 蒋兰兰,宋永臣,赵越超. 能源与环境. 2010(03)
[3]费托合成催化剂的研究进展[J]. 苏海全,张晓红,丁宁,杜永,马云,白凤华,曾尚红,于世泳. 内蒙古大学学报(自然科学版). 2009(04)
[4]贵金属助剂对费-托合成用钴基催化剂的促进作用[J]. 张辉,储伟. 化学进展. 2009(04)
[5]铈铝柱撑蒙脱土的制备及其负载钴催化剂的费托反应性能[J]. 董慧,曾尚红,苏海全,杜永,张玉龙,胡瑞生. 中国稀土学报. 2009(01)
[6]费托合成CeO2助Co/SiO2催化剂的失活[J]. 代小平,余长春,李然家. 催化学报. 2007(12)
[7]Co/SiO2催化剂催化费托合成中CeO2助剂的作用[J]. 代小平,余长春,李然家,师海波,沈师孔. 催化学报. 2006(10)
[8]CE1-XZRXO2的氧化还原性能及其对CO2重整CH4反应的影响[J]. 叶青,徐柏庆. 催化学报. 2006(02)
[9]甲烷与二氧化碳催化重整制取合成气的研究进展[J]. 魏永刚,王华,何方,辛嘉余. 应用化工. 2005(12)
[10]La2O3助剂对Co/AC催化剂上费-托合成反应性能的影响[J]. 熊建民,丁云杰,王涛,吕元,朱何俊,罗洪原,林励吾. 催化学报. 2005(10)
博士论文
[1]费托合成反应的催化剂制备和性能研究及其对生态环境的影响[D]. 白凤华.内蒙古大学 2008
本文编号：3692535
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 化石能源使用与气候变化
1.2 Fischer-Tropsch合成的技术概况
1.2.1 F-T合成催化剂的研究进展
1.2.2 催化剂活性组分
1.2.3 钴基催化剂的载体效应
1.2.4 催化剂助剂的影响
1.2.5 催化剂制备方法的影响
1.3 多孔材料的合成及在催化领域中的应用
1.4 复合氧化物在F-T合成反应中的应用
1.5 F-T合成反应热力学
1.6 甲烷二氧化碳重整技术简介
1.6.1 CH_4/CO_2重整反应催化剂体系
1.6.2 CH_4/CO_2重整反应热力学
1.7 本论文研究内容及工作思路
参考文献
第二章 实验部分
2.1 原料与试剂
2.2 载体与催化剂的制备
2.2.1 载体的制备
2.2.2 催化剂的制备
2.3 载体与催化剂性质的表征
2.3.1 比表面积及孔结构测试
2.3.2 粉末X-射线衍射(XRD)
2.3.3 程序升温还原(TPR)
2.3.4 透射电镜分析(TEM)
2.3.5 扫描电镜分析(SEM)
2.3.6 X-射线能谱分析(EDS)
2.3.7 X-射线光电子能谱(XPS)
2.3.8 热重分析(TG-DSC)
2.3.9 氢气化学吸附(H_2-chemisorption)
2.3.10 等离子-原子发射光谱分析(ICP-AES)
2.4 催化剂反应性能评价
2.4.1 F-T合成反应
2.4.2 CH_4/CO_2重整催化反应
参考文献
第三章 不同结构Co/ZrO_2催化剂的F-T合成反应性能
3.1 引言
3.2 催化剂的制备及物理化学性能表征
3.2.1 不同结构ZrO_2载体的制备
3.2.2 催化剂的制备
3.2.3 载体与催化剂的制备物理化学性质表征
3.3 F-T合成催化反应性能评价
3.4 结果与讨论
3.4.1. 载体与催化剂的N_2-吸附/脱附实验结果
3.4.2. 催化剂XRD分析
3.4.3. 电镜分析
3.4.4 X-射线光电子能谱(XPS)
3.4.5 程序升温还原(TPR)
3.4.6 催化剂的氢气化学吸附
3.5 F-T合成催化反应性能评价
3.6 本章小结
参考文献
第四章 以铈锆固溶体为载体的F-T合成钴基催化剂的研究
4.1 引言
4.2 催化剂的制备及物理化学性质表征
4.2.1. 不同Ce/Zr比的介孔Zr_xCe_(1-x)O_2固溶体载体的制备
4.2.2. 以铈锆固溶体为载体的钴基催化剂的制备
4.2.3. 载体与催化剂的制备物理化学性质表征
4.3 F-T合成催化反应性能评价
4.4 结果与讨论
4.4.1. 铈锆固溶体载体与催化剂的XRD测试结果
4.4.2. Ce_xZr_(1-x)O_2载体与催化剂的N_2-吸附/脱附实验结果
4.4.3. 电镜分析
4.4.4 催化剂的程序升温还原
4.4.5 X-射线光电子能谱
4.4.6 催化剂的氢气化学吸附
4.5 F-T合成催化反应性能评价
4.6 本章小结
参考文献
第五章 Ce为助剂Co/ZrO_2的F-T反应催化性质研究
5.1 引言
5.2 催化剂的制备
5.2.1 介孔ZrO_2载体的制备
5.2.2 CeO_2改性的ZrO_2载体的制备
5.2.3 催化剂的制备
5.2.4. 载体与催化剂的制备物理化学性质表征
5.3 F-T合成催化反应性能评价
5.4 结果与讨论
5.4.1 X-射线衍射分析
5.4.2 载体和催化剂的织构和结构性能分析
5.4.3 载体和催化剂的TEM分析
5.4.4 催化剂的还原性能(TPR)研究
5.4.5 催化剂的氢气化学吸附(H_2-chemisorption)研究
5.5 F-T合成催化反应性能评价
5.6 本章小结
参考文献
第六章 Co/Ce_xZr_(1-x)O_2催化剂的CH_4/CO_2重整反应性能及费托合成反应与二氧化碳重整反应耦合温室气体减排评价
6.1 引言
6.2 催化剂的制备及物理化学性质表征
6.2.1 Ce_xZr_(1-x)O_2载体的制备
6.2.2 Co/Ce_xZr_(1-x)O_2催化剂的制备
6.2.3. 载体与催化剂的制备物理化学性质表征
6.3 结果与讨论
6.3.1 催化剂的XRD分析
6.3.2 催化剂的TPR分析
6.3.3 载体N_2-吸附/脱附与催化剂的织构性质
6.4 CH_4/CO_2重整催化反应性能评价
6.5 催化剂的形貌及积碳分析
6.5.1 催化剂的透射电镜(TEM)分析
6.5.2 催化剂的积碳分析
6.6 F-T合成反应与CH_4/CO_2重整催化反应的耦合及温室气体减排
6.7 本章小结
参考文献
全文总结
附图
攻读博士期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]CH4/CO2重整制合成气Ni/CexZr1-xO2催化剂性能研究[J]. 曾尚红,张蕾,张晓红,潘慧,庄明,苏海全. 中国稀土学报. 2011(04)
[2]二氧化碳封存和资源化利用研究进展[J]. 蒋兰兰,宋永臣,赵越超. 能源与环境. 2010(03)
[3]费托合成催化剂的研究进展[J]. 苏海全,张晓红,丁宁,杜永,马云,白凤华,曾尚红,于世泳. 内蒙古大学学报(自然科学版). 2009(04)
[4]贵金属助剂对费-托合成用钴基催化剂的促进作用[J]. 张辉,储伟. 化学进展. 2009(04)
[5]铈铝柱撑蒙脱土的制备及其负载钴催化剂的费托反应性能[J]. 董慧,曾尚红,苏海全,杜永,张玉龙,胡瑞生. 中国稀土学报. 2009(01)
[6]费托合成CeO2助Co/SiO2催化剂的失活[J]. 代小平,余长春,李然家. 催化学报. 2007(12)
[7]Co/SiO2催化剂催化费托合成中CeO2助剂的作用[J]. 代小平,余长春,李然家,师海波,沈师孔. 催化学报. 2006(10)
[8]CE1-XZRXO2的氧化还原性能及其对CO2重整CH4反应的影响[J]. 叶青,徐柏庆. 催化学报. 2006(02)
[9]甲烷与二氧化碳催化重整制取合成气的研究进展[J]. 魏永刚,王华,何方,辛嘉余. 应用化工. 2005(12)
[10]La2O3助剂对Co/AC催化剂上费-托合成反应性能的影响[J]. 熊建民,丁云杰,王涛,吕元,朱何俊,罗洪原,林励吾. 催化学报. 2005(10)
博士论文
[1]费托合成反应的催化剂制备和性能研究及其对生态环境的影响[D]. 白凤华.内蒙古大学 2008
本文编号：3692535
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