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.     

Ni-Mg-Al催化剂M2+/M3+比对CH4-CO2重整制合成气的影响

考察了Ni-Mg-Al催化剂中M²⁺/M³⁺比的不同对CH₄-CO₂重整制合成气反应性能的影响。在质量空速12000mL/(g_cat·h)、800℃条件下进行催化反应,并用X射线衍射、电子透射电镜等手段对催化剂进行了表征和分析。分析结果表明催化剂中单质与载体有很强的相互作用力并且在载体上均匀分布,同时反应过程中催化剂从单一的固溶体结构转变为固溶体-尖晶石共存结构,这有利于催化性能的提升。催化剂孔结构在反应前后也稳定存在,未发生坍塌。实验发现随着M²⁺/M³⁺比的不同,催化剂碱性强弱对其催化稳定性起着决定性作用,M²⁺/M³⁺比为3时,催化剂碱性最强,同时具有优良的抗积炭和抗烧结能力,是最佳M²⁺/M³⁺比。     

CH4-CO2重整反应过程中积炭的研究方法综述

介绍了热分析（TG—DTA）、气相色谱（GC）、扫描电镜（SEM）、透视电镜（TEM）、X光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）和喇曼光谱（RS）等方法在研究积炭方面的应用,并且指出了各种方法在研究积炭过程中的作用。     

CH4／CO2催化重整制合成气的研究进展

甲烷和二氧化碳反应催化重整制取合成气有效利用两种温室气体,对改善人类生存环境和缓解能源危机具有重要意义,近年来引起广泛研究者的关注。本文参阅了许多有关甲烷与二氧化碳催化重整制合成气的相关文献,概述了近年来在此研究中催化剂的选择、载体的作用、助剂的影响及催化剂积炭等方面的研究进展。     

CH4和CO2转化催化剂的研究

分别用弛放气和ＣＯ２以及纯ＣＨ４和ＣＯ２作气源,研究了ＴｉＯ２的加入对传统Ｎｉ系转化催化剂性能的影响。     

压力对CH4/CO2重整制取合成气反应性能的影响

以Ni／CeO2-Al2O3为催化剂,考察了压力对CH4／CO2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CO2与CH4摩尔比,气体空速,反应温度可以提高催化剂稳定性,减缓催化剂的失活速度。向反应体系中加入消碳能力强的O2同样可以提高催化剂稳定性。     

CH4与CO2催化重整制合成气研究进展

本文综述了CH4与CO2重整制合成气的研究进展,对重整催化剂、重整反应机理及重整动力学进行了评述。     

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。     

CO2／CH4反应作为一种高效的热传递系统

本文提出了一种高效的热传递系统,即:CO_2+CH_4=2CO+2H_2-250kJmol~(-1)并研究了该反应的催化剂,有一定参考价值,特此发表,以飨读者。     

制备方法对Co-Pd/TiO2催化剂催化CH4-CO2梯阶转化的影响

以钴、钯为活性金属, 分别采用浸渍法和溶胶-凝胶法制备了Co-Pd/TiO₂催化剂, 考察了不同制备方法制备的Co-Pd/TiO₂催化剂对CH₄-CO₂梯阶转化直接合成C₂含氧化合物的影响。利用XRD、XPS和N₂-吸附-脱附对催化剂进行了表征。结果表明:两种方法制备的催化剂反应前与反应后表面织构都存在较大变化, 且催化剂中均存在CoTiO₃物种, 这是活性金属Co与载体TiO₂之间发生强相互作用, CO²⁺替代TiO₂晶格中的Ti⁴⁺的结果;CoO和金属Pd可能是该反应的活性中心;反应前与反应后溶胶-凝胶法制备的催化剂的表面Co含量均低于浸渍法制备的催化剂, 而表面Pd含量则均高于浸渍法制备的催化剂, 且溶胶-凝胶法制备的催化剂各种产物的生成速率均高于浸渍法制备的催化剂, 因此, 与浸渍法制备的催化剂相比, 溶胶-凝胶法制备的催化剂具有更好的催化活性。     

酸改性CoPd/TiO2催化CH4-CO2直接合成C2含氧化合物

采用酸处理方法对CoPd/TiO₂催化剂进行改性,并将酸改性催化剂用于温和条件下CH₄-CO₂梯阶转化直接合成C₂含氧化合物（乙酸和乙醇）的反应。在150～300℃考察了浸酸方式和不同种类酸处理对催化剂活性和选择性的影响。采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）和N₂吸附对催化剂进行了表征。结果表明,酸改性明显提高了CoPd/TiO₂上C₂含氧化合物的生成速率和选择性。浸酸方式对催化剂性能和结构有显著影响,先用酸浸渍载体然后再浸渍活性金属所得催化剂具有更高的活性。在H₃PO₄、HNO₃和HCl中,H₃PO₄浸渍的催化剂活性最佳,在150℃时C₂含氧化合物（乙酸和乙醇）的生成速率为3365 μg/(g·h),选择性达到91%。     

CH4／CO2转化制合成气（CO／H2）Ni／Al2O3系列催化剂活性的研究

本文在甲烷二氧化碳转化反应的Ni／Al_2O_3催化剂基础上，加入不同助剂，制备了用于上述反应的系列催化剂，在自装的多功能固定床流动化反应装置上评价了催化剂的催化活性，发现浸溃法是制备转化反应催化剂的较好方法．助剂的加入改善了催化剂中活性组分的分布，合成气收率和选择性都达到了理论平衡转化值．XRD结果证实了上述结论．     

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。     

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。     

镍基稀土改性催化剂的研究

通过对镍基稀土改性催化剂TPR的研究,结果表明稀土氧化物La2O3添加到Ni/a-Al2O3中改变了镍铝的相互作用,添加CeO2、MgO助剂能够有效地提高活性组份镍的分散度。     

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。     

光催化CO2和CH4重整催化剂研究进展

太阳能驱动的CO₂与CH₄转化为合成气是一种非常有前景的生产可再生燃料的技术,然而太阳能驱动的CH₄重整催化剂存在转化效率低、光生电子与空穴复合速率快及催化剂稳定性差等问题。本文简述了光催化CO₂与CH₄重整的可能机理,包括CO₂和CH₄的吸附、光生电子与空穴的迁移及产物的脱附过程。重点介绍了光催化CO₂和CH₄重整过程中贵金属催化剂、非贵金属催化剂及碳氮化合物等催化剂的研究进展,并总结归纳了各类催化剂的优点与不足。最后,本文探讨了光催化转化CO₂与CH₄制合成气研究领域未来可能的发展方向：开发设计高效的光催化剂提高反应效率;通过密度泛函理论计算及高端表征技术探究催化机理。     

基于强抗积碳的CO_2重整镍基催化剂的研究进展

针对甲烷-二氧化碳重整用Ni基催化剂易于高温积碳失活问题,系统总结了重整催化剂的抗积碳性能的影响因素,分析了载体的载氧性、表面酸碱性和载体孔道结构与抗积碳性之间的关系,探讨了助剂改性催化剂表面酸碱性、金属与载体相互作用和活性组分的分散度对抗积碳性的影响,揭示了特殊场物理技术改性的催化剂表面活性组分Ni粒子尺寸和分散度与催化剂抗积碳性之间的关联度,阐释了Ni基催化剂积碳的原因,提出了改善重整催化剂的抗积碳性的具体方法和措施,并展望了强抗积碳的重整催化剂的发展趋势。