Ni含量对介孔Ni-CaO-ZrO2催化剂上CH4-CO2重整反应的影响研究

采用并流共沉淀法制备了Ni含量不同的介孔Ni-CaO-ZrO2纳米复合氧化物催化剂,研究了其在CH4-CO2重整反应中的催化性能。利用N2吸附-脱附(BET)、X射线粉末衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)以及程序升温氧化(TPO)等手段对催化剂进行了表征。结果表明,Ni含量对催化剂的物化性质和催化性能有较大影响,低Ni含量的催化剂具备较完善的介孔结构,该种结构非常有利于Ni物种的分散及其在高温下的抗烧结能力,从而提高了催化剂的稳定性;但过低的Ni负载量会造成催化剂表面Ni活性位过少,进而影响催化剂的活性;另一方面,Ni含量过高会导致催化剂介孔结构的坍塌,Ni在反应条件下烧结严重,大尺寸的Ni颗粒会大大增加积炭的生成,从而造成催化剂失活。     

非金属氮掺杂活性炭催化剂制备及其催化CH4-CO2重整反应

采用硝酸和尿素联合对活性炭进行改性,制备了富含氮元素的氮掺杂活性炭,考察了孔结构、氮含量和氮种类（吡啶氮、吡咯氮和石墨氮）对CH₄-CO₂重整反应催化性能的影响。采用BET、SEM、EA、FTIR、XPS、CO₂-TPD和TG表征手段对反应前后催化剂的物理化学性质进行了表征,对引入活性炭表面的含氮官能团的种类及其在重整过程中所起的作用进行了分析。相比于未改性的原活性炭,硝酸和尿素同时改性制备的氮掺杂活性炭（AC-U.NA）引入了更多的羟基官能团和含氮官能团。特别是通过两者共同改性后,所制备的氮掺杂活性炭引入的吡啶氮官能团比例明显提高,为CH₄-CO₂重整反应提供了更多的活性位点,初始CH₄和CO₂转化率达到55.94%和66.46%。同时经过两者联合改性后,所制备的AC-U.NA材料表面具有极性,不仅有利于酸性CO₂分子的吸附和活化,而且有利于CO₂消碳反应,减少了积炭的生成,对所制备的非金属重整催化剂的活性和抗积炭性具有重要的意义。     

固体氧化物燃料电池中CH4与CO2重整反应的研究

概述了有关CH4和CO2重整反应在固体氧化物燃料电池(SOFC)中的研究进展.对该反应在SOFC阳极活化及重整的反应机理进行了探讨;讨论了反应温度、压力等因素对阳极表面产生积碳的影响,分析了有利于消除积碳、促进反应进行的压力及温度范围;介绍了开发新型、高效、抗积碳的阳极材料来改善SOFC阳极积碳状况的方法,如:在阳极材料中添加不同的活化成分、助剂及选择不同载体等.     

Mg、Ce修饰纳米Al_2O_3负载Ni催化剂对CH_4、CO_2重整反应制合成气的影响

考察了助剂Mg、Ce修饰的纳米A l2O3负载N i催化剂对CH4、CO2重整反应制合成气的反应性能影响,采用正交实验筛选催化剂。结果表明,N i含量在9%~13%时,催化剂表现出较好的活性;随Mg含量的增加,反应活性基本呈下降趋势,说明Mg降低了催化剂体系的反应性能;Ce的加入总体上提高了反应活性,但是当Ce含量为3%时,反应活性最好;从不经预还原实验和低温点反应实验推断出,CH4和CO2重整反应中关键反应步骤是CH4的裂解;助剂Ce有利于提高催化剂的稳定性,而Mg却会使催化剂的稳定性下降很快。     

Ni/ZrO2/Al2O3催化剂在CO2重整CH4反应中催化性能研究

Ni/ZrO2/Al2O3催化剂在二氧化碳重整甲烷反应中,其催化活性和稳定性均优于Ni/ZrO2和Ni/Al2O3催化剂.XRD、TPD、TPR结果表明,在Ni/ZrO2/Al2O3催化剂上能形成较稳定的活性中心,负载型纳米ZrO2/Al2O3复合载体中,ZrO2以四方相形式出现,粒径为5 nm,微波和超声波的作用能诱导ZrO2和Al2O3产生新的碱性中心,有利于二氧化碳的吸附和提高活性组分的分散度.TG-DSC结果表明Ni/ZrO2/Al2O3催化剂上表面炭主要是活性较高的α炭,而Ni/ZrO2和Ni/Al2O3催化剂表面炭主要是活性较低的β炭和γ炭.     

CH4／CO2催化重整研究中的若干问题

在较广泛的文献分析基础上，综述了近年来国内外ＣＨ＿４／ＣＯ＿２催化重整的研究进展，其中包括ＣＨ＿４／ＣＯ＿２重整研究的理论基础、催化剂的设计、催化剂积炭的产生与抑制，原料气的活化及反应机理等，提出了今后的研究方向和工业化前景。     

CH4-CO2重整反应过程中炭催化剂失重特性

在反应温度950～1 200℃,升温速度20℃/min的实验条件下,用热重分析仪对炭催化剂作用下CO2气化和CH4-CO2重整过程中炭催化剂失重进行了研究.结果表明,在炭催化剂-CO2气化过程中,随着CO2流量的增加和反应温度的提高,炭催化剂的失重率明显增加,CO2流量和反应温度是造成炭催化剂失重的重要原因.在炭催化CH4-CO2重整过程中,随着CO2/CH4比值的增加炭催化剂质量先增加后减少,表明炭催化剂的失重率可以通过CO2/CH4来调节;而随反应温度升高,炭催化剂质量变化表现为低温(<1 100℃)单阶段和高温(>1100℃)双阶段两种类型.即在反应温度低于1 100℃时,炭催化剂失重反应主要由化学反应过程控制,CH4裂解碳沉积和CO2的气化消碳很快达到平衡,炭催化剂失重宏观上表现为维持恒定的单一阶段;当反应温度高于1 100℃后,炭催化剂的失重表现为双阶段,开始的第一阶段,主要受化学反应过程控制.炭催化剂急剧失重,然后逐步过渡到扩散过程控制的第二阶段,失重率逐渐趋于平缓;炭催化CH4-CO2重整过程中,反应温度和CO2/CH4比是导致炭催化剂失重的主要因素.     

CH4-CO2重整转化反应器热平衡和流体阻力特性的研究

基于炭催化剂特性、原料气组成和重整转化反应器的尺寸参数,建立了重整反应器体系的物料平衡和热平衡方程;并针对形状不规则炭催化剂粒度分布的特点,研究了重整转化反应器内流体阻力特性。研究结果表明:1)CO和H2O的生成热量是系统的主要放热源,占系统热量收入的71.03%,吸热的主要反应为CH4和CO2的转化反应,其吸热量占系统热量支出的33.54%,高温气体带走的大量热量占54.11%,散热量占13.51%;2)炭催化剂床层的流体阻力是重整转化反应器流体阻力的主要部分,炭催化剂粒度越大,炭催化剂床层的阻力越小,最适宜粒度组成是25～35mm的占80%,15～25 mm的占15%,5～15 mm的占5%,此时炭催化剂床层的流体阻力为313.5Pa/m。     

CH4-CO2重整反应中工业技术的运用

甲烷-二氧化碳重整反应是当代研究的热点,目前对重整反应的研究有了新的进展,特别是近几年专家们利用非平衡等离子体、冷等离子体炬、介质阻挡放电等工业技术对重整反应进行试验,获得了可喜得成果,对这几种工业技术予以简述。     

纳米Ni/MgO催化剂在CO_2重整CH_4反应中影响因素的研究

采用纳米Ni/MgO催化剂,在CO2重整CH4反应中,研究了还原温度、还原时间、反应温度、镍含量和空间速度等因素对反应的影响,结果表明,在适宜的反应条件下,纳米Ni/MgO催化剂具有很好的活性和稳定性。     

CO_2,CH_4在全硅MFI型沸石中吸附的分子模拟

采用巨正则蒙特卡洛(GCMC)分子模拟方法研究了CO2,CH4分子在全硅MFI型沸石中的吸附行为,计算得到了纯组分和两组分的混合物在不同温度时的吸附等温线;分析了全硅MFI型沸石对混合组分的选择性吸附;模拟还得到了CO2,CH4分子在全硅MFI型沸石中的吸附位。     

改性聚苯胺膜在CO_2/CH_4分离中的应用研究

合成了一种由N-乙基苯胺和苯胺共聚的高聚物,并制备了其4种掺杂态共聚物膜。实验中在不同压力、不同进料组成下测试了共聚物膜及聚砜膜对CO2/CH4混合气的分离性能。实验结果表明:掺杂态不同对气体的分离性能有很大影响,其中二次掺杂态的分离系数最高,可达70,而去掺杂态的渗透速率最高,CO2可达2.15 GPU[1 GPU=7.501×10-10cm3/(cm2.s.Pa)],CH4达到0.049 GPU,均高于聚砜膜和文献中报道的聚苯胺膜的值,这是由于N-乙基的引入,改变了聚合物链的柔韧性。     

压力对CH_4/CO_2重整制取合成气反应性能的影响

以 Ni/CeO_2-Al_2O_3为催化剂,考察了压力对 CH_4/CO_2重整反应的影响。实验结果表明,提高反应压力不仅使甲烷和二氧化碳的转化率降低,并由于积炭的加剧致使催化剂的失活速度加快。提高原料气中 CO_2与 CH_4摩尔比,气体空速,反应温度可以提高催化剂稳定性,减缓催化剂的失括速度。向反应体系中加入消碳能力强的 O_2同样可以提高催化剂稳定性。     

温室气体CH_4和CO_2转化成高值化学品研究进展

CO2和CH4是两种主要的温室气体.将它们转化为高值化学品是全世界科技工作者正在努力的目标.这两种气体的分子内键很强,热力学上十分稳定.要使它们之间发生反应,传统的方法是高温和采用合适的催化体系,但是近年来出现了一些新的技术如介电位垒放电和光催化,对克服反应的热力学和动力学位垒,呈现显著的促进作用.将对国内外CH4和CO2反应的研究现状作扼要的介绍.     

纳米K2CO3/CaO催化大豆油制备生物柴油

以K2CO3、纳米CaCO3(自制)为原料,K2CO3的负载质量分数为50%,在750℃焙烧3 h得到纳米K2CO3/CaO固体碱催化剂,并通过XRD、FT-IR及TG-DSC等手段进行确认.再用该催化剂催化制备生物柴油,结果表明:制备生物柴油的最佳条件为温度70℃,质量分数3%的纳米K2CO3/CaO,醇油摩尔比12...     

二氧化碳重整甲烷过程中催化剂积炭现象的探讨

二氧化碳重整甲烷制合成气的研究已逐渐成为国内外催化界研究的热点，由于二氧化碳和甲烷的分子结构及其反应特点，决定了该体系必然存在严重的积炭问题，本文对近年来在二氧化碳重建甲烷反应中有关积炭方面的研究结果进行了综述，其中包括：形成积炭的原因及抑制积炭的工艺条件选择、催化剂的设计、ＣＯ２和ＣＨ４的活化过程及反应机理等。     

甲烷的二氧化碳重整动力学研究

The kinetics of CO2 reforming of methane has been studied at 976-1033K on a commercial NiO/CaO/Al2O3 catalyst in a packed-bed continuous reactor. The reaction was carried out at atmospheric pressure and CO2/CH4 ratio > 2. The Hougen-Watson rate models were fitted to experimental data assuming the dissociative adsorption of methane as the rate-determining step. The reaction rate showed an effective reaction order of about unity for CH4. The apparent activity energy was found to be 104kJ·mol-1. Therefore the kinetic reaction parameters were determined and a possible reaction mechanism was proposed.     

CaO含量对纳米CaO/Al2O3吸附剂性能的影响

研究了纳米CaO含量对CO2吸附剂微观结构和吸附性能的影响。以纳米CaCO3和铝溶胶为前驱体配制混合浆料,采用挤条方法制备CaO含量为6%～100%的CO2吸附剂颗粒,微观结构性能测试结果表明:CaO含量从6%提高到46%,比表面积从151.3 m2.g.1下降到8.1 m2.g.1,孔容从0.41 cm3.g.1下降到0.07 cm3.g.1,孔径从6.05 nm提高到12.39 nm。提高到CaO含量46%以上,吸附剂比表面积和孔结构没有变化,接近纯纳米CaO。当CaO含量超过27%后,氧化铝呈非晶形。吸附性能测试结果表明:随着CaO含量从12%提高到83%,吸附容量从1.02 mol CO2.kg.1增加到7.05 mol CO2.kg.1,吸附速率提高。研究结果还表明:CaO含量对纳米CaO基CO2吸附剂的微观结构和吸附性能的影响呈非线性关系。与纯CaO相比,加入少量氧化铝能提高吸附剂对CO2的吸附容量稳定性和吸附速率。