不同载体的镍基催化剂在甲烷部分氧化反应中的催化行为

考察了不同载体(SiC、Al2O3、SiO2、Si)负载的Ni基催化剂在甲烷部分氧化反应中的活性和稳定性。结果表明,30h内Ni/Si和Ni/SiO2催化剂的活性下降很快,而以SiC和Al2O3为载体的催化剂则具有非常高的活性和稳定性。对Ni/SiC和Ni/Al2O3催化剂,考察了它们在264h内的活性和稳定性,并对其进行表征。评价结果显示,长时间运转后Ni/SiC比Ni/Al2O3具有更好的活性和稳定性,积炭量明显少于Ni/Al2O3。     

Ni/Ce1-xZrxO2催化甲烷部分氧化的研究

通过共沉淀方法制备了一系列用于甲烷部分氧化制氢气的Ni/Ce1-xZrxO2催化剂.采用BET比表面积测定、XRD、H2-TPR和CO化学吸附等方法研究比较了不同Ce/Zr比催化剂的结构和性质.实验结果表明,通过共沉淀法制备的Ni/Ce1-xZrxO2催化剂具有较高的比表面积和较好的Ni分散度,并且Ni与Ce1-xZrxO2载体之间具有强烈的相互作用.在相同Ni负载量时,以铈锆固溶体为载体的催化剂,催化部分氧化甲烷反应有较高的转化率.由于Zr的原子半径小于Ce,所以随着Zr含量的增加,催化剂的比表面积也随之增加,同时催化剂的结构也发生变化,从而使得催化剂的催化活性和稳定性大大提高.     

模压Ni-CeO_2催化甲烷部分氧化反应性能研究

利用溶液浸渍法制备了m(Ni)/m(CeO2)=9/1的模压Ni-CeO2催化剂,研究了其催化甲烷部分氧化制合成气反应的性能。系统考察了进料CH4/O2摩尔比、反应温度、空速等工艺条件对模压Ni-CeO2催化剂催化甲烷部分氧化制合成气反应性能的影响,并用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等方法对催化剂进行了表征。研究表明,在进料n(CH4)/n(O2)=1.9,反应温度930℃,空速1.2×105h-1的优化工艺条件下,模压Ni-CeO2催化剂表现出良好的甲烷部分氧化制合成气催化活性,CH4转化率为97%,H2和CO选择性分别为92%,98%。26h稳定性实验结果表明,Ni-CeO2催化剂在保持高催化活性的同时,也具有较好的稳定性。     

Co对YBa_2Co_xCu_(3-x)O_(7-δ)膜催化甲烷部分氧化制合成气性能的影响

在YBa2Cu3O7-δ(YBCO,其中δ表示材料结构中的氧空位)中掺杂Co元素制备了YBa2CoxCu3-xO7-δ膜,在膜反应器中考察了Co含量对YBa2CoxCu3-xO7-δ膜催化甲烷部分氧化制合成气性能的影响;采用XRD技术表征了YBa2CoxCu3-xO7-δ的晶相结构,并利用Jade软件计算了晶格参数。XRD表征结果显示,在正交相的YBCO中掺杂Co元素,Cu位可被Co部分代替;随Co含量的增加,正交相逐渐转变为四方相。实验结果表明,掺入少量的Co可较大幅度提高YBa2CoxCu3-xO7-δ膜的催化性能,当x>0.1时甲烷转化率和CO选择性均比x<0.1时有所降低,YBa2CoxCu3-xO7-δ膜催化性能的下降应归因于四方相的形成。SEM和EDS表征结果显示,适当增加Co含量可提高YBa2CoxCu3-xO7-δ膜的稳定性,并对其原因进行了分析。     

焙烧温度对甲烷部分氧化反应Ni/SiC催化剂催化行为的影响

考察了不同焙烧温度下的Ni/SiC催化剂在甲烷部分氧化反应中的催化行为。反应结果表明,700℃下焙烧的催化剂具有稳定的高活性,而900℃下焙烧的催化剂活性下降很快。提高焙烧温度可以增强活性组分与载体的相互作用,同时也容易使催化剂活性组份颗粒变大。900℃下焙烧的催化剂在反应中容易积炭,而且积炭的形貌与低温下焙烧的催化剂不同。     

甲烷催化部分氧化催化剂研究进展

综述了国内外甲烷催化部分氧化催化剂在载体、助剂、活性组分及制备方法等方面的研究进展,以对改善催化剂的抗积碳性、提高催化剂的稳定性和选择性提供参考。     

Co掺杂Pt/LaFe1-xCoxO3催化剂的甲烷部分氧化反应性能研究

采用Pt纳米粒子沉积法,制备了一系列不同n(Fe):n(Co)的Co掺杂Pt/LaFe_1-xCo_xO₃催化剂。运用XRD、SEM、XPS、TEM和H₂-TPR分析了催化剂的结构和性能,并将催化剂应用于甲烷部分氧化反应。结果表明,Pt/LaFe_1-xCo_xO₃催化剂由不规则晶粒堆积而成,随着n(Fe):n(Co)减小,晶粒不规则程度增加;特别是n(Fe):n(Co)为6:4的Pt/LaFe_0.6Co_0.4O₃催化剂和7:3的Pt/LaFe_0.7Co_0.3O₃催化剂具有丰富的氧缺陷,限制了Pt纳米粒子生长,促进了Pt分散,且具有优异的可还原性。由于氧缺陷和可还原性可促进O₂在催化剂表面的吸附活化和脱除,Pt纳米粒子为CH₄活化提供活性位,上述两种催化剂性能相对较优。...     

载体对甲烷催化部分氧化制合成气的影响

运用固定床流动反应装置、ＴＰＲ和ＸＲＤ等手段考察了载体的晶相组成、比表面和孔结构等性质对Ｎｉ基催化剂在甲烷部分氧化制合成气中反应性能的影响。结果表明,热稳定性好、导热好的惰性材料如（Ｃａ）ＭｇＡｌ２Ｏ４等是甲烷部分氧化制合成气理想的催化剂载体。载体必须具有适当的比表面和孔结构,以利于反应物分子在催化剂表面吸附并与活性中心充分接触,同时也有利于产物分子脱附并离开催化剂表面,防止副反应（积碳反应和燃烧反应）的发生,及时把反应热移走,避免热点产生使催化剂失活。另外还发现,具有不同比表面和孔结构的催化剂具有不同的最佳空速     

钴基催化剂上甲烷部分氧化与甲烷二氧化碳重整耦合反应

用TPR、XRD和活性评价等手段研究了Co/SiO2 、Co/γ -Al2 O3和Co/α -Al2 O3催化剂上金属 -载体相互作用以及Co/α-Al2 O3催化剂上钴负载量对甲烷部分氧化与甲烷二氧化碳重整耦合反应性能的影响。实验结果表明 ,Co/γ -Al2 O3和Co/SiO2 催化剂活性很差的原因主要是金属 -载体的相互作用太强或太弱 ,只有金属 -载体相互作用适中的Co/α -Al2 O3催化剂才具有高的催化活性。在Co/α -Al2 O3催化剂中钴的负载量对催化性能有很大影响 ,当负载量低时催化剂易发生Co0 →CoAl2 O4 相转变而失活 ,而负载量太高时催化剂容易积碳 ,大颗粒的金属钴是积碳的活性中心     

甲烷部分氧化反应Ni-CeO_2模压催化剂的研究

采用机械混合法和溶液浸渍法两种不同方式向Ni金属催化剂中添加CeO2助剂,制备了甲烷部分氧化制合成气反应用Ni-CeO2催化剂。以SEM、XRD和TPR等方法对催化剂进行了表征,并采用常压微型反应器对催化剂活性进行了评价。结果表明,与用机械混合法制备的催化剂相比,用溶液浸渍法制备的Ni-CeO2催化剂中CeO2晶粒更细小、分散更均匀,催化剂具有均匀的网状结构,其催化甲烷部分氧化性能也较佳。与不加助剂的纯Ni基模压催化剂相比,用溶液浸渍法制备的Ni-CeO2催化剂的氧化还原性发生了变化,其TPR耗氢峰向低温方向移动,将w(CeO2)=10%的Ni-CeO2催化剂用于甲烷部分氧化反应时,得到了较高的甲烷转化率及氢气和一氧化碳选择性。     

Ni/Ce-Al2O3复合氧化物催化甲烷部分氧化制合成气的性能

 采用柠檬酸络合法一步制备了Ni/CeO2-Al2O3复合氧化物催化剂。利用N2物理吸附、XRD、H2-TPR和SEM手段对催化剂进行了表征。考察了还原条件对该复合氧化物在甲烷催化部分氧化(POM)制合成气的催化性能的影响,进一步考察了原料气配比(V(CH4)/V(O2))、反应空速和反应温度对Ni/CeO2-Al2O3催化POM反应性能的影响。结果表明,Ni/CeO2-Al2O3复合氧化物的热稳定性好,比表面积较大(108 m2/g),其中的NiO容易被还原。在700℃、纯H2气氛下还原后的Ni/CeO2-Al2O3在POM反应中表现出最好的催化性能。最佳反应条件为V(CH4)/V(O2)=2、GHSV=12000 mL/(h?g)、反应温度750℃。在该反应条件下,POM反应的CH4转化率大于85%,CO选择性达到85%,H2选择性大于94%。     

甲烷部分氧化制合成气反应中Ni基催化剂的研究

在固定床流动反应器中,在反应温度800℃、空速1 0×105h-1、n(CH4)/n(O2)/n(N2)为2/1/1的条件下,测定了质量分数为10%Ni/α-Al2O3、10%Ni/γ-Al2O3催化剂用于甲烷部分氧化制合成气的活性和稳定性。结果表明,一定反应条件下,10%Ni/α-Al2O3催化剂的活性和稳定性均高于10%Ni/γ-Al2O3催化剂。10%Ni/γ-Al2O3催化剂经800℃还原和800℃反应后的比表面积下降以及催化剂在反应过程中的积碳都是导致催化剂稳定性下降的原因。     

在 M/MgO 催化剂上甲烷部分氧化制合成气

比较了以ＭｇＯ为载体的四种负载型催化剂在甲烷部分氧化反应中的催化活性，表明Ｒｈ具有最高活性。用Ｄ２（氘）－ＣＨ４同位素交换反应揭示，金属组份解离甲烷的能力与其催化活性紧密相关，在甲烷部分氧化反应中具有高活性的催化剂解离吸附甲烷分子的能力强，且以形成ＣＤ４为主的氘代甲烷产物分布，其次序为：Ｒｈ＞Ｒｕ＞Ｐｔ＞Ｐｄ。揭示了ＣＯ选择性随反应气流量增大、反应接触时间的缩短而提高，表示ＣＯ可能是甲烷部分氧化反应中的初始产物。还探讨了双金属组份催化剂的催化行为。     

不同载体铈基催化剂部分氧化甲烷制合成气研究

研究不同载体(TiO2,MgO和Al2O3)负载的铈基催化剂在熔融盐中利用晶格氧直接部分氧化甲烷制合成气。结果表明:反应温度升高对10%CeO2/MgO催化剂的CH4转化率和H2选择性影响较小,且反应开始阶段几乎检测不到CO的存在;在反应温度825℃前10%CeO2/Al2O3催化剂的CH4转化率、H2选择性和10%CeO2/MgO催化剂相差不大,但随反应温度的升高CH4转化率、H2选择性远高于10%CeO2/MgO催化剂,并且10%CeO2/Al2O3催化剂具有最大的比表面积;10%CeO2/TiO2催化剂的活性较小,其CH4转化率、CO和H2选择性都低于10%CeO2/Al2O3催化剂。研究800℃反应温度下3种催化剂的氧化-还原循环性能,结果表明:5次循环反应后10%CeO2/MgO、10%CeO2/TiO2和10%CeO2/Al2O3催化剂均出现衰减现象,衰减程度分别为31.4%、14.8%和6%。10%CeO2/Al2O3催化剂表现出较好的热稳定性。     

Ni系催化剂上甲烷部分氧化制合成气

综述了在Ni系催化剂上进行甲烷部分氧化制合成气的研究进展。从载体及助剂的选择、反应机理、催化剂失活及催化剂床层的温度分布等方面介绍了Ni系催化剂的研究开发现状。并对混合导体透氧膜在反应过程中的应用进行了讨论。     

甲烷部分氧化制合成气中助剂对Ni基催化剂性能的影响

在固定床微反应器流动反应系统中,测定了添加助剂铈、镧和钙对催化剂反应性能的影响并对催化剂进行了热失重和比表面的测定,研究结果表明,对于以a Al2O3为载体的镍基催化剂,添加助剂后,CO的选择性和CH4的转化率均有明显提高。而对于以γ Al2O3为载体的镍基催化剂,添加助剂后的效果不如前者那么明显。助剂铈对催化剂的性能改善最好。     

甲烷催化部分氧化制合成气研究进展

简要介绍了各种正在研究开发中的天然气制合成气技术,催化部分氧化制合成气具有较好的工业化应用前景;从催化部分氧化的热力学、催化剂和反应机理等方面对甲烷催化部分氧化技术的研究状况进行了阐述和分析,并对甲烷催化部分氧化技术今后的研究重点和应用领域进行了展望。