甲烷催化裂解制氢技术研究进展

介绍了甲烷制氢的主要技术途径及甲烷裂解制氢的反应机理,综述了甲烷裂解制氢不同催化剂的研究进展,包括单金属催化剂、多金属催化剂、碳质催化剂及不同载体的研究进展和发展趋势,简述了微波辐射、等离子体等甲烷催化裂解制氢新技术,并对甲烷催化裂解制氢研究方向进行了展望。     

甲烷催化裂解制氢和碳纳米材料研究进展

甲烷通过催化裂解反应可生成不含碳氧化合物（CO_x）的高纯氢和碳纳米材料（如碳纤维或碳纳米管等）,对我国能源结构的调整及新材料的应用具有重要意义。与其他制氢工艺相比,甲烷催化裂解制氢工艺具有反应过程简单、产物清洁无污染、反应成本低等优点,因此该工艺具有重要的工业应用前景。本文重点阐述了催化剂（活性组分、催化剂载体、制备方法等）以及反应条件（催化剂还原条件、空速、反应温度等）对甲烷转化率、氢气产率和碳纳米材料（形貌和产量）的影响并对甲烷催化裂解反应机理、催化剂的失活与再生进行了概述。甲烷催化裂解反应目前仍处于实验室研究阶段,高效催化剂的研制以及流化床反应器的优化是该反应实现工业化应用的必要前提。     

甲烷化催化剂及反应机理的研究进展

概述了甲烷化反应在工业生产中的应用,重点介绍了甲烷化催化剂中活性组分、载体、助剂的种类及催化剂制备方法、条件对其催化性能的影响;分析了甲烷化催化剂失活的原因及甲烷化反应的机理,指出床层飞温和积碳是造成催化剂失活的主要因素,必须从甲烷化催化剂和工艺技术两方面予以改进;并对甲烷化催化剂研究进行了展望,提出高比表面复合载体的...     

负载型钯催化剂上甲烷催化燃烧的研究进展

概述了负载型钯催化剂对甲烷完全氧化的催化机理,以及钯催化剂在甲烷催化燃烧中的性能特点。     

负载型金属催化剂的制备技术及其在废水处理中的应用研究进展

综述了现阶段去除水中特征污染物的催化剂的主要制备方法和应用情况,现有负载型金属催化剂制备工艺存在表面金属离子状态不稳定、不耐负荷等不足。为了进一步提高催化剂性能,研究了氮掺杂碳材料包覆过渡金属催化剂,发现氮掺杂碳材料能形成新的活性位点,表现出类金属的性质,而且能提高催化剂的亲水性。采用后包覆法制备的氮掺杂碳材料因包裹金属离子能改善负载型金属催化剂的耐化学药品腐蚀性和稳定性,在催化领域中具有更加广阔的应用前景。     

介微孔分子筛催化剂在甲烷重整反应中的研究进展

针对甲烷重整制氢技术,重点论述了ZSM-5、SBA-15和MCM-41分子筛催化剂不同的制备方法和采用金属粒子对催化剂进行修饰等手段对各种甲烷重整制氢反应的作用规律;在改进分子筛结构方面,尤其是针对甲烷水蒸汽反应的难点提出了相应建议。     

甲烷化催化剂及其失活研究进展

阐述甲烷化催化剂活性组分、载体和助剂种类对催化性能的影响。分析催化剂失活的主要原因为中毒失活、积炭失活和烧结失活。目前在国内外工业装置上得到应用的主要为Al2O3、镁铝尖晶石类负载的Ni基甲烷化催化剂。通过载体改性、助剂添加及调配提升催化剂性能是催化剂研发的主要方向。复合载体可以形成特定的稳定结构,提高催化剂的热稳定性;其较高的比表面积利于Ni的分散;碱金属、碱土金属和稀土金属的添加,可以调变载体表面酸性和电负性,减小Ni晶粒尺寸,降低积炭的可能性。     

负载型Ni基CO甲烷化催化剂研究进展

负载型Ni基催化剂是应用于CO甲烷化反应的重要催化剂,其金属分散度、活性位结构和化学组成是决定催化剂活性与稳定性的关键因素。综述了金属Ni活性中心结构、载体与助剂对负载型Ni基催化剂甲烷化反应活性和稳定性的影响,在提高催化剂活性的基础上,为开发低成本的负载型Ni基催化剂具有重要意义。     

两种转化催化剂上甲烷裂解反应考察

采用程序升温表面裂解的方法考察了加与不加稀土氧化物的两种气态烃转化催化剂上ＣＨ４产生裂解反应的过程。试验结果表明，裂解从２２０℃开始，３６０℃时加速，５４０℃（或５５５℃）时达到极大值，然后速度下降，裂解反应曲线呈峰形分布。同时还表明添加稀土氧化物的催化剂，其裂解活性比未加稀土的催化剂高１．７７倍．     

固定床渣油加氢脱金属催化剂制备及失活研究进展

从载体孔结构、载体形貌和活性组分非均匀分布等方面阐述了制备HDM催化剂的研究进展,同时从催化剂的金属沉积和积碳两大方面对催化剂失活进行了详细的讨论和评述,并展望了HDM催化剂今后的研究重点和方向。     

Catalytic Decomposition of Methane for Hydrogen Production

Methane cracking on a 5-wt% Ni/γ-Al₂O₃ was studied in a thermobalance. Results showed that the faster rates for carbon deposition obtained at high temperatures (600–650 °C) are accompanied by faster deactivation. A similar trend was observed for lower initial masses of catalyst (0.1–0.2 g). Finally, a method of partial gasification was proposed as a promising route for catalyst regeneration.     

Catalyst Deactivation in Diborane Decomposition

Both thermal and catalytic decomposition of diborane resulting in borane as the main product were investigated under the pressure and temperature ranges of 2–15 bar and 100–300 °C, respectively over Al₂O₃ and Pt/Al₂O₃ in a fixed bed reactor. Catalytic decomposition rate was essentially higher than the thermal decomposition, however the catalyst deactivation was substantial.     

甲烷二氧化碳催化重整制取合成气的研究进展

近几十年来,甲烷二氧化碳催化重整反应引起了广泛的关注。综述了甲烷二氧化碳催化重整制取合成气的研究进展,介绍了催化剂的活性组分、载体、助催化剂及制备方法的研究现状和它们对催化剂活性和稳定性的影响情况,并对催化剂积炭的形成和消除、重整反应机理进行了讨论和分析。     

甲烷氧化偶联制C2烃催化剂及催化反应机理研究进展

综述了甲烧氧化偶联制乙烷、乙烯催化剂及催化机理研究概况。重点介绍1989年以来对碱及碱土金属化合物、烯土氧化物、复合氧化物等各类催化剂的研究进展。对目前催化剂上甲烷活化途径、甲基自由基在反应过程中的作用机理、不同氧化物种及表面酸、碱位与催化性能的关系等方面的研究抉况及不同观点也作了简介。     

紫外光催化分解硫化氢制氢的研究

以纳米TiO2（P25）作为光催化剂,10W低压汞灯作为光源（简称UVC,特征波长为253．7nm）,进行光催化分解硫化氢制氢反应的研究。考察了UVC分解硫化氢和TiO2光催化分解硫化氢的协同作用以及UVC催化分解硫化氢制氢的实验条件,包括光催化剂的用量,反应溶液溶氧,硫化氢的连续通入等对产氢结果的影响。实验结果表明,TiO2可以促进UVC分解硫化氢制氢反应;反应溶液溶氧量的降低和硫化氢的连续通入可以提高反应的产氢量。当以250mL 0．1mol／L硫化钠水溶液为反应介质,TiO2加入量为0．05g,并以40mL／h速率连续通入硫化氢时,UVC催化分解硫化氢的产氢速率可达4．04mL／W·h。     

FeM双金属用于甲烷催化裂解制纯氢气和碳纳米材料

采用熔融法以铁、钼、铜和钨硝酸盐为原料,制备出一系列的Fe_xM_y（M=Mo、Cu、W）双金属催化剂。首先考察了一系列的Fe₁₅M₁（M=Mo、Cu、W）双金属催化剂的甲烷催化裂解（CDM）活性,Fe₁₅Mo₁的催化活性远高于Fe₁₅Cu₁和Fe₁₅W₁。通过比表面积测试（BET）、X射线衍射（XRD）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）和拉曼光谱（Raman）等分析方法对Fe₁₅M₁的物理特性、结构组成、还原特性和副产物碳纳米材料（CNMs）的石墨化度等进行表征。进一步考察了金属Mo的掺杂量和焙烧温度对Fe_xMo_y双金属催化剂的甲烷转化率和碳产率的影响。Fe₁Mo₁表现出优异的催化性能,其碳产率（6g_C/g_cat）高于纯Fe的碳产率（4.35g_C/g_cat）。XRD和X射线光电子能谱（XPS）分析表明,Fe₁Mo₁双金属形成Fe₂(MoO₄)₃相,提高了其催化活性和稳定性;透射电镜（TEM）结果表明,Fe₁Mo₁催化剂CDM反应后的CNMs为竹节状的碳纳米管。     

Catalytic Methane Decomposition to Hydrogen over a Surface‐Protected Core‐Shell Ni@SiO2 Catalyst

Methane decomposition is a promising method to obtain CO_x‐free hydrogen. The main difficulty of this process is that the produced carbon would deposit on the active phase of the catalyst, leading to catalyst deactivation. In this study, a core‐shell‐structured composite catalyst comprising highly active Ni nanoparticles (NP) as core and mesoporous silica as shell is introduced. The silica shells were synthesized by using cetyltrimethylammonium bromide as template and tetraethyl orthosilicate as precursor. Ni NP and Ni@SiO₂ were examined as catalysts for hydrogen production by methane decomposition at different temperatures and gas hourly space velocities. The results show that the core‐shell catalyst exhibited much better stability in methane decomposition than Ni NP without silica shell and a traditional supported catalyst.     

制备工艺条件对甲烷无氧芳构化反应催化剂Y-Mo/HZSM-5活性的影响

研究了催化剂制备工艺条件对甲烷无氧芳构化反应催化剂Y -Mo/HZSM - 5反应活性的影响 ,并得出了催化剂的最佳制备工艺条件     

Pd/C催化剂催化分解甲酸反应动力学研究

采用湿空气氧化法研究了常压下Pd/C催化剂催化分解甲酸的反应动力学。建立了甲酸催化分解反应速率经验方程,Pd/C催化分解甲酸在323～363K范围内表观活化能为22.1kJ·mol-1。