浅谈非贵金属催化剂在CO_2甲烷化中的研究进展

讨论非贵金属催化剂在CO_2甲烷化方面的研究进展,重点阐述了载体和助剂等因素对CO_2甲烷化反应中Ni基催化剂催化性能的影响。     

乙醇水蒸气重整制氢双金属催化剂Ni-Co/La_2O_2CO_3的研究

以La2O2CO3作为载体,采用浸渍法制备了负载型Ni-Co/La2O2CO3双金属催化剂,通过XRD检测金属及载体的晶相,采用自制的升温系统研究催化剂的综合性能。结果表明,催化乙醇水蒸气重整制氢反应中,Ni比Co断裂C—C键的能力强,而Co能提高H2的选择性,Ni-Co质量比为3∶1的双金属催化剂,在400℃时,乙醇转化率可达100%,在500℃时,CO的选择性低至0.28%,而H2的选择性则达到94.11%。与单一金属负载的催化剂相比,Ni-Co双金属催化剂的综合催化性能得到了较好的改善。     

CO_2甲烷化研究的中文文献进展

介绍了中文文献中二氧化碳甲烷化反应的现状,主要包括负载型催化剂进展和新制备方法。催化剂载体主要为碳材料、碳化硅、氧化硅分子筛、氧化铝、氧化锆、氧化铈和天然矿物等。新制备方法主要有等离子体还原、原位生长、液相还原和并流沉淀法等方法。新载体的应用或新制备方法有助于改进催化剂微观结构,可进一步提高低温下二氧化碳甲烷化反应性能,为其工业化进程的推进奠定基础。     

CH_4/CO_2重整反应中Ni-Co双金属催化剂的研究进展

从实验和理论两个方面介绍了CH_4/CO_2重整反应中可能影响高活性抗积碳的Ni-Co双金属催化剂的因素。在实验方面,催化剂的制备方法,催化剂中每一种金属的含量、煅烧温度、还原气氛以及反应条件等因素都可能影响催化剂的性能。在理论计算方面,介绍了四种Ni-Co催化剂模型,分别是只包括活性组分的均相模型和表面偏聚模型,以及包含有载体的Ni-Co/Mg O和Ni-Co/Al_2O_3模型。只包含活性组分的均相模型上CH_4解离以及C和O的反应都会造成积碳;表面偏聚模型上C和O的反应能够消除积碳。可见表面偏聚模型更适合作为CH_4/CO_2重整反应的催化剂模型。而在包含载体的模型上只研究了CO_2的吸附。通过对文献的总结,希望理论和实践相结合,为重整反应催化剂的制备提供指导。     

铁基微胶囊催化剂制备及在CO_2甲烷化反应中的性能研究

以Fe_2O_3、CTAB、TEOS、氨水和氯钯酸铵为原料,采用浸渍法和溶胶-凝胶法制备了Fe_2O_3@SiO_2、Fe_2O_3@SiO_2-PdO、PdO-Fe_2O_3@SiO_2-1和PdO-Fe_2O_3@SiO_2-2微胶囊催化剂,在高压固定床反应装置上评价了催化活性。通过XRD、H_2-TPR、TEM和N_2物理吸附等方法对催化剂进行了表征。结果表明,无定型SiO_2均匀包覆在α-Fe_2O_3粒子上,制得了微米级胶囊催化剂,且具有介孔结构,比表面积较大,对CO_2甲烷化反应的催化性能明显改善,CH_4选择性大幅提高。与Fe@SiO_2-Pd相比,在Pd-Fe@SiO_2-1和Pd-Fe@SiO_2-2催化剂上,CH_4选择性大幅提高,充分体现了催化剂核内Pd与Fe间的协同催化作用。SiO_2膜太厚,不利于CO_2甲烷化反应,在膜厚度适中的Pd-Fe@SiO_2-1催化剂上,进行CO_2甲烷化反应,综合效果最好,CH_4选择性达76.2%。     

铁基微胶囊催化剂制备及在CO_2甲烷化反应中的性能研究

以Fe_2O_3、CTAB、TEOS、氨水和氯钯酸铵为原料,采用浸渍法和溶胶-凝胶法制备了Fe_2O_3@SiO_2、Fe_2O_3@SiO_2-PdO、PdO-Fe_2O_3@SiO_2-1和PdO-Fe_2O_3@SiO_2-2微胶囊催化剂,在高压固定床反应装置上评价了催化活性。通过XRD、H_2-TPR、TEM和N_2物理吸附等方法对催化剂进行了表征。结果表明,无定型SiO_2均匀包覆在α-Fe_2O_3粒子上,制得了微米级胶囊催化剂,且具有介孔结构,比表面积较大,对CO_2甲烷化反应的催化性能明显改善,CH_4选择性大幅提高。与Fe@SiO_2-Pd相比,在Pd-Fe@SiO_2-1和Pd-Fe@SiO_2-2催化剂上,CH_4选择性大幅提高,充分体现了催化剂核内Pd与Fe间的协同催化作用。SiO_2膜太厚,不利于CO_2甲烷化反应,在膜厚度适中的Pd-Fe@SiO_2-1催化剂上,进行CO_2甲烷化反应,综合效果最好,CH_4选择性达76.2%。     

稀土改性的非晶态镍基催化剂对CO_2甲烷化反应的研究

以无定形的ZrO2为载体,非晶态金属Ni为活性组分,稀土作为助剂,考察了不同稀土对镍基催化剂的改性作用,采用XRD、SEM、NH3-TPD等技术对催化剂进行了表征。结果表明,稀土对镍基催化剂的CO2甲烷化活性有明显的促进作用,反应温度为623K时,CO2转化率提高了22.7%。稀土改性后的催化剂颗粒较小且分布均匀,酸性增强。     

稀土La改性的非晶态Ni基催化剂CO_2甲烷化催化性能的研究

本文采用固定床反应装置考察了稀土镧改性的非晶态镍基催化剂二氧化碳甲烷化催化反应活性。实验结果表明:氧化镧的添加,提高了非晶态镍的晶化温度,阻止了镍的聚集,提高了镍的分散度,从而提高了二氧化碳甲烷化的活性和稳定性。     

CO2甲烷化研究进展

CO_2是造成温室效应的主要气体,作为碳基能源使用的末端形态,CO_2也是种重要的基础碳源。因此,将CO_2转化为能源产品可以快速实现碳的循环,对环境与能源领域意义重大。介绍了CO_2的排放、回收以及资源化利用现状,从催化剂体系、反应机理、合成工艺以及工业化现状等方面系统地介绍了CO_2甲烷化的发展。针对H2供给对CO_2甲烷化应用的限制,分析了电解水制氢再与CO_2进行甲烷化反应的电制气(Pt G)技术的发展现状、工艺路线及其经济性,讨论了该技术在我国应用的可行性。提出随着CO_2捕集与新能源相关技术的发展,Pt G技术会更加成熟,将有望成为未来CO_2资源化利用的重要形式。     

J108甲烷化催化剂使用总结

抓好硫化物的脱除,工艺气质量的控制,延长甲烷化催化剂使用寿命,保证甲烷化脱碳效果,创造可观的经济效益。     

整体式Ni-Co双金属催化剂生物质燃气提质性能

以蜂窝陶瓷为载体,使用浸渍法负载Ni、Co双金属,形成整体式催化剂,研究其催化生物质燃气合成低碳烃性能,并采用N₂等温吸附、H₂-TPR等对催化剂进行表征。结果表明,在360℃、H₂/CO=2和0.3 MPa的反应条件下,Ni、Co负载量分别为2%和4%时,催化剂具有最优催化性能,CO转化率可达93.60%,产气低位热值为9.84 MJ/Nm³,较进气提高了26.82%。与Ni单金属催化剂相比,添加Co可在降低CH₄和CO₂选择性的同时,提高C₂-C₃的选择性,从而有利于提高燃气热值;Co的引入虽有助于增强催化剂的抗烧结能力,但积碳量却有所上升。     

Ni-Co双金属催化剂在二氧化碳重整甲烷反应中的催化活性研究

采用等体积浸渍法制备了Ni/BaTiO3、Co/BaTiO3和Ni-Co/BaTiO3催化剂,并在固定床反应装置上考察了在973~1 073 K这些催化剂对CO2重整CH4反应的催化活性,且采用程序升温还原技术对催化剂进行表征,发现与单金属催化剂相比,Ni-Co/BaTiO3双金属催化剂有更为优越的催化活性。结果表明在Ni-Co/BaTiO3催化剂中Ni和Co之间产生了一定的协同作用。同时研究了不同的制备方法对Ni-Co双金属催化剂催化活性的影响,用溶胶-凝胶法制备的催化剂具有更高的催化活性。     

基于原位生长法的Ni-Ce-LDHs/γ-Al_2O_3催化剂在CO_2甲烷化反应中的活性研究

分别采用原位沉淀法和浸渍法制备催化剂并在CO_2甲烷化反应体系中考察催化剂的性能。结果表明,原位沉淀法制备的催化剂在反应体系中表现出较好的低温活性;采用XRD、TEM、CO_2-TPD以及XPS对所得催化剂的形貌结构进行了表征,表明:原位沉淀法制备的催化剂具有较小的活性组分粒径和较高的活性组分分散度,以及较高的表面碱性,使其在甲烷化反应中表现出较好的低温活性。     

J105甲烷化催化剂升温还原小结

我公司老系统是以无烟块煤为原料的中型合成氨厂,甲烷化催化剂采用镍系催化剂,自建厂以来,甲烷化催化剂仅采用两种型号(J101和J105),而J105是在J101基础上发展起来的,通过添加稀土助剂,J105比J101具有更优良的活性、耐热性及更长的使用寿命.     

负载型NiO-La2O3催化剂在CO2甲烷化反应中的研究

将二氧化碳转化为易于储存和运输的高热值燃料——甲烷,不仅可以缓解温室效应,也是解决能源短缺的有效途径。本文采用柠檬酸络合的等体积超声浸渍法制备一系列NiO-La₂O₃/SiO₂催化剂,其中镍和镧的摩尔比为1:1,并采用XRD、H₂-TPR表征技术对NiO-La₂O₃/SiO₂催化剂的结构和物化性质进行了研究。考察了NiO-La₂O₃的负载量对CO₂甲烷化反应性能的影响。结果表明,10%NiO-La₂O₃/SiO₂催化剂表现出最优的CO₂甲烷化反应性能,且在450℃时表现出最佳的反应活性,CO₂转化率和CH₄选择性分别为59.3%和60.8%。     

双金属Ni-Co/HZSM-5催化剂上甲烷二氧化碳重整反应

采用等体积浸渍法制备一系列双金属Ni-Co/HZSM-5催化剂,考察反应温度和Ni与Co质量比对甲烷二氧化碳催化重整性能的影响。采用BET和H2-TPR表征催化剂的孔结构和还原性能,结果表明,负载的活性组分均匀分散在HZSM-5载体孔道内。Ni与Co之间存在协同作用,促进了Ni-Co/HZSM-5催化剂的还原性能。单金属Co催化剂几乎对甲烷没有转化活性,双金属Ni-Co催化剂催化活性明显提高,Ni与Co质量比6∶4时,催化剂甲烷二氧化碳重整反应的催化活性和稳定性优于单金属Ni催化剂。     

静电纺丝法制备高活性多孔Ni/SiO2甲烷化催化剂

以三嵌段共聚物P123为模板剂,采用静电纺丝法制备了多孔Ni/SiO₂催化剂,考察其在CO甲烷化中的催化性能。采用N₂物理吸脱附测试、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、H₂-程序升温还原（H₂-TPR）、透射电子显微镜（TEM）、热重分析（TGA）对催化剂的结构性质进行表征。结果表明,静电纺丝法制备的多孔Ni/SiO₂催化剂活性组分Ni在SiO₂载体纤维上高度分散,比表面积大,Ni颗粒尺寸小,金属与载体相互作用强,在CO甲烷化反应中表现出优异的催化活性和稳定性。在温度450℃,压力0.1 MPa,质量空速15000 ml/（g·h）条件下,多孔Ni/SiO₂催化剂CO转化率最高可达96.4%,CH₄选择性可达86.4%。此方法为工业上制备高催化活性且无须二次成型的甲烷化催化剂提供了新思路。     

双金属催化剂催化臭氧化苯甲酸钠的研究

以碱改性后的ZSM-5分子筛为载体,采用等体积浸渍法制备双金属负载型催化剂,并利用SEM、XRF、XRD、BET、FT-IR等技术对其进行表征,探究其催化臭氧对废水降解效果的影响。结果表明,以Fe、Co双金属为活性组分制备的Fe-Co/ZSM-5催化性能较好,其表面颗粒组分均匀分布,具有较大的比表面积及良好的孔隙结构。用于处理300 m L质量浓度为100 mg/L的苯甲酸钠废水时,当反应温度为50℃、溶液p H在6～7之间、臭氧质量浓度为4.0 mg/L、臭氧通量为2.0 L/min、催化剂投加质量浓度为1.0 g/L时,废水的降解效果最佳;在80 min时,苯甲酸钠的去除率可达93.8%,废水COD的降解率可达91.3%。