甲烷干气重整镍基复合结构催化剂的研究进展

甲烷干气重整反应能够实现温室气体CO₂和CH₄的转化利用, 其反应产物合成气可以通过费托反应进一步生产液态燃料, 该反应在能源与环境领域具有重要意义。寻找合适的催化剂是推动甲烷干气重整工业化的关键。镍基复合结构催化剂因其与贵金属催化剂相媲美的催化活性和低廉的工业成本而受到广泛关注, 但镍基催化剂存在高温下长时间反应后碳沉积和金属组分烧结所导致的失活问题, 严重影响了其工业应用和干气重整化工的发展。本文从镍基复合结构催化剂的成分、结构、制备方法及模拟计算设计等方面出发, 介绍了改进镍基催化剂活性、抗积碳和抗烧结性能的研究进展, 并结合最新的原子催化以及原位表征等研究进展对干气重整研究的发展趋势进行 展望。     

CO_2甲烷化Ni基分子筛催化剂的研究进展

综述了镍基分子筛催化剂在CO_2甲烷化反应中的研究进展,系统总结了不同分子筛催化剂对CO_2甲烷化反应性能的影响,分析了不同分子筛载体结构与活性组分之间的相互作用及其对活性组分Ni的分散度、颗粒尺寸、抗烧结性之间的关系,阐释了不同孔结构分子筛催化剂的构效关系及其抗烧结和抗积碳的反应机理,展望了Ni基分子筛催化剂在甲烷化反应的应用前景。     

汽油氧化重整制氢反应镍催化剂的实验研究

在小型固定床反应器中,考察了汽油氧化重整制氢反应体系中镍催化剂 的催化性能。实验考察了镍/三氧化二铝催化剂,活性组分镍含量对汽油氧化重整制氢反应的影响,实验还考察了镍/三氧化二铝催化剂中加入贵金属助剂的催化性能。实验结果表明单组元镍/三氧化二铝催化剂对汽油氧化重整制氢反应在反应温度低于650℃时,其活性较低,生成氢气的选择性也不高;反应温度高于650℃时,其反应活性及生成氢的选择性有明显的提高。镍/三氧化二铝催化剂中加入贵金属组分作为助催化剂制成的双金属催化剂在汽油制氢反应中的催化活性及生成氢的选择性均有明显的提高。     

光热协同催化甲烷二氧化碳重整反应研究进展

在光热协同催化条件下的甲烷二氧化碳重整(CRM)反应耦合了光效应和热效应，可在低温下反应生成合成气(CO和H₂),减少碳排放的同时将太阳能转化为化学能储存起来，是实现双碳目标的有效策略之一。催化剂是光热协同催化CRM反应的核心，同时调控热催化活性中心(活性金属)的结构性质和吸光材料(载体)的光学特性以及活性组分与吸光材料的协同作用，使光热协同催化剂的热催化性能及光催化性能同时得到提高，是研发高效光热协同催化剂的有效途径之一。介绍了光热协同催化CRM反应的机理及相关金属催化剂和半导体材料的研究进展，并展望了其未来发展趋势。     

常压下四氯化硅冷氢化制备三氯氢硅催化剂性能考察

采用镍、铜、镧和铁为活性组分制备单一活性组分催化剂和混合活性组分催化剂，利用反应评价装置，在常压条件下对各催化剂催化性能进行考察，结果表明，单活性组分和混合组分催化剂的转化率和选择性均达到加压冷氢化法水平，混合组分催化剂的稳定性优于单一活性组分催化剂。     

甲烷重整制氢用催化剂的研究进展

氢气作为高效、洁净的二次能源将成为未来社会的主要能源之一.甲烷重整是一种被广泛使用的经济、高效的制氢工艺.催化剂是重整工艺中的重要组成部分,其种类、活性和寿命对氢气的产率、纯度和制氢成本具有重要影响.详细论述了甲烷水蒸气重整、二氧化碳重整、部分氧化重整用催化剂的种类、制备方法和催化机理等.     

甲烷水蒸气重整反应研究进展

甲烷水蒸气重整(SMR)作为可与多种高温发电系统耦合的燃料供应过程,目前受到相当普遍的重视。本文从SMR的过程和反应机理、甲烷重整催化剂材料和性能评价、传统反应器和微反应器的SMR性能比较,以及耦合SMR系统的匹配等方面,对SMR反应的研究进展进行了归纳和分析。分析结果表明,目前与固体氧化物燃料电池(SOFC)耦合的SMR反应,尤其是与非传统的微小型反应器匹配的催化剂材料、反应器结构设计、结构与材料一体化的研究都有待深入。     

基于3D打印技术的甲烷水蒸气重整研究

天然气(主要成分为甲烷)重整是天然气高效清洁利用的重要途径,重整获得富含氢气的重整气,可供固体氧化物燃料电池进行高效发电。甲烷水蒸气重整需要反应器以及负载其上的重整催化剂,基于3D打印技术的多孔结构具有良好的耐高温、抗氧化和结构稳定性等特点,负载Ni基催化剂用于甲烷催化重整可有效提升反应器稳定性,但相关研究较少。采用浸渍法将Ni-CeO₂/γ-Al₂O₃催化剂负载于3D打印制备的多孔结构和金属泡沫反应器,通过催化剂形貌、分布规律、相结构以及热稳定性的表征,研究了重整反应温度、浆料配比、反应器结构等因素对甲烷水蒸气重整效果的影响。结果显示,催化剂的最佳配比是PVA含量为3.5%(若无特殊说明,均为质量分数),Ni含量为19%,CeO₂和γ-Al₂O₃的含量分别为16%和2.5%。重整测试结果表明,负载催化剂前,重整反应温度低于700℃时,Inconel625和泡沫Ni多孔反应器重整得到的氢气浓度均低于13%(体积分数),而重整反应温度高于800℃时,Inco...     

还原气氛烧成Y5V型瓷粉的结构与介电性能

运用SEM、TEM、XRD等手段研究了掺杂组分对钛酸钡基Y5V陶瓷的结构和性能影响.结果表明:由于掺杂组分的存在,烧结情况得到了明显的改进.掺杂钛酸钡陶瓷的烧结包括固-固烧结和液-固烧结.Zr和稀土元素能够扩散进入钛酸钡晶格并促进固-固烧结,SiO2主要聚集在晶界并促进液-固烧结烧结.Nd5 聚集在晶界并促进针状颗粒生成,XRD的结果表明样品中有新相形成.由于掺杂的引入,材料的居里温度向低温方向移动,材料的介温曲线较纯钛酸钡材料的介温曲线更趋平坦.研究的结果还表明,由于在还原气氛中烧结,材料的介电损耗上升.     

纳米限域催化剂在高级氧化水处理中的应用研究进展

近年来,纳米限域催化剂由于其独特的结构和理化特性引起了广泛关注,有望通过其解决传统催化氧化水处理过程所面临的催化剂活性低和稳定性差等问题。为进一步深化对纳米限域催化的认识,本文回顾了纳米限域催化剂在不同高级氧化水处理过程中的应用研究进展,归纳了水处理过程中独特的“纳米限域效应”和载体材料的理化特性,总结了纳米限域催化剂在不同高级氧化体系中的催化氧化新机理。最后,提出了纳米限域催化剂在高级氧化水处理过程中面临的挑战及未来发展方向。     

SiCp/Fe复合材料断口分析

应用SEM和EDS等分析技术对SiCp／Fe金属基复合材料的断口形貌进行了研究。结果表明，SiCp／Fe在l100℃烧结时发生界面反应生成硅铁和石墨而恶化界面结构和材料性能；在1050℃烧结能避免界面反应，其界面结构为机械啮合型，复合材料呈韧性断口形貌特征，以基体撕裂为主，产生撕裂棱；裂纹易沿SiCp／Fe界面扩展，SiCp涂覆金属镀层通过镍与铁基体扩散结合来改善SiCp／Fe界面结合，提高材料的强度、韧性及耐磨性。     

Ce-Fe-Zr-O（x）/Al2O3氧载体的制备及其选择性氧化甲烷制合成气

采用共沉淀法制备了Ce-Fe-Zr-O(x)/Al2O3氧载体。在固定床反应器中进行了氧载体的选择性氧化甲烷制合成气活性评价,通过XRD、BET、H2-TPR等手段对氧载体进行了表征。结果表明,Al2O3负载型氧载体与纯活性组分相比有着更高的比表面积,载体的存在改善了活性组分的分散性,提高了氧载体的整体热稳定性和抗烧结能力;氧载体存在吸附氧、表面晶格氧和体相晶格氧3种氧物种,其中体相晶格氧高温下能够持续释放,并能将甲烷选择性氧化成合成气;程序升温和等温活性评价实验表明,x=20%的氧载体具有较高的CH4转化率和CO、H2选择性以及合适的n(H2)/n(CO)。     

浇带法制备具有密度梯度的SiC陶瓷骨架

通过对ＳｉＣ料浆稳定性和流变特性的控制条件、ＳｉＣ薄带的制备工艺、ＳｉＣ薄带烧结密度的影响因素等研究，采用配制ＳｉＣ料浆－浇带－剪切压制－无压力烧结工艺，制备出为理论密度５０－８５％的具有密度梯度的ＳｉＣ陶瓷骨架，使浇带法制备具有密度梯度的陶瓷骨架，进而制备其组分、结构和性能沿厚度方向呈阶梯变化的功能梯度材料的工艺路线成为可行。     

高电压正极材料镍锰酸锂的制备及性能研究

以镍、锰氧化物和碳酸锂为原料,采用高温固相法直接合成高电压正极材料镍锰酸锂LiNi_0.5Mn_1.5O₄。主要考察了烧结温度、烧结时间和Li/M等因素对工艺的影响。结果表明:在烧结温度为800℃,烧结时间为15h,Li/M为0.53时,合成的镍锰酸锂材料的综合性能达到了最佳。在此合成条件下合成的镍锰酸锂材料的1C放电比容量为129.53mAh/g,50次循环后1C放电比容量为122.60mAh/g,50次循环容量保持率94.56%,证明电池的循环性能良好。     

浇带法制备具有密度梯度的SiC陶瓷骨架

通过对ＳｉＣ料浆稳定性和流变特性的控制条件，ＳｉＣ薄带的制备工艺，ＳｉＣ薄带烧结密度的影响因素等研究，采用配制ＳｉＣ料浆－浇带－剪切压制－无压力烧结工艺，制备出为理论密度５０－８５％的具有密度梯度的ＳｉＣ陶瓷骨架，进而制备其组分，结构和性能沿厚度方向呈阶梯变化的功能梯度材料的工艺路线成为可行。     

脉冲电流烧结技术的研究进展

脉冲电流烧结（Ｐｕｌｓｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ，ＰＥＣＳ）是材料科学领域开发出的一种新型快速烧结技术，已广泛应用于金属与合金、结构陶瓷、氧化物超时体、复合材料、热电材料、离电材料、高分子材料以及功能梯度材料的制备；检验结果，对脉冲电流烧结非导电性粉体的烧结过程和机理，提出自己的观点。     

NiO纳米晶的制备及结构研究

采用溶胶-凝胶（sol-gel）技术制备氧化镍粉体，考察烧结条件对NiO粉体的组成、结构和形貌的影响。研究结果表明，以醋酸镍、柠檬酸和水为原料在一定温度下合成了稳定的溶胶和凝胶，凝胶在400℃左右基本分解完全，逐渐形成NiO纳米晶，随着烧结温度的升高，纳米NiO晶粒尺寸逐渐增大，晶型趋于完整且晶粒大小分布均匀。600℃烧结2h获得NiO粉体的颗粒尺寸52nm，晶型较好且无杂相存在，有望成为高性能锂离子电池的阳极材料。     

用化学汽相沉积法在刀具材料表面形成金刚石薄膜

本文采用热解化学气相沉积方法，以甲烷和氢气为原料气体，在刀具材料－硬质合金，金刚石烧结体和立方氮化硼烧结体表面形成了金刚石薄膜，而且研究了金刚石在上述材料表面上的生长特性。     

北京研制成功纳米铝粉包覆复合系列涂层材料

据相关媒体报导，北京矿冶研究总院在开发出“纳米铝粉包覆的复合型镍铝涂层材料”之后，近日又研制成功了“纳米铝粉包覆的复合型系列涂层材料”。该系列涂层材料包括双组分中间化合物镍铝、三组分化合物镍铬铝、多组分化合物镍铬铝钴氧化钇、铁铬镍铝碳化钨等耐磨、耐蚀和耐高温的面层和底层材料，其性能明显优于国外同类产品，而成本却显著低于后者。     

铜粉和镍粉烧结体相界面及其性能的试验研究

利用固相烧结的方法将铜和镍混合粉制成块状烧结体，用光镜、电镜和X射线衍射仪研究了铜-镍烧结体的密度和硬度，以及烧结过程中铜粉和镍粉颗粒之间界面的迁移情况。研究发现，铜粉和镍粉烧结体的密度和硬度随烧结温度的升高和保温时间的延长，以及含镍量的增加呈现下降的趋势。铜粉和镍粉在反应过程中，只有镍粉颗粒进入铜粉颗粒、铜几乎不进入镍，界面单向迁移、单向空位扩散是其密度和硬度下降的主要原因。