Ni含量和还原温度对浆态床CO甲烷化Ni-Al_2O_3催化剂结构和性能的影响

结合行星式球磨机,采用机械化学法制备Ni-Al_2O_3催化剂,考察了Ni含量和还原温度对Ni-Al_2O_3催化剂晶相结构、还原特征和浆态床CO甲烷化性能的影响。并采用EDX、XRD、H_2-TPR等对催化剂进行表征。结果表明,不同Ni含量的催化剂还原峰均以β峰为主,活性组分Ni与载体具有较强的相互作用力。Ni-Al_2O_3催化剂的活性随Ni含量增加呈先增加后降低的趋势,Ni含量20.3%,还原温度600℃时,催化剂的性能达到最大值,CO转化率和CH_4收率均最高,分别为97.8%和86.2%。还原温度过低,活性组分Ni易因烧结而团聚失活;还原温度过高,活性金属Ni具有明显的XRD衍射峰,分散性较差。     

助剂MgO对CO甲烷化Ni-Al2O3催化剂结构和性能影响

采用溶液燃烧法制备CO甲烷化Ni基催化剂,考察了助剂MgO添加量对Ni-Al_2O_3催化剂结构和性能的影响,并初步探讨了MgO添加量-催化剂结构-CO甲烷化性能的构效关系。结果显示,质量分数6%MgO添加量的催化剂具有适宜的MgO晶体含量、适当的还原温度和较高的比表面积,其CO转化率、CH_4选择性和收率分别高达99%,97%和94.5%。寿命实验表明:在24 h反应时间内,质量分数6%MgO添加量的催化剂CO转化率和CH_4选择性分别高达97%和95%以上,表现出较高的活性、选择性和稳定性。     

温度和空速对CO甲烷化Ni-Al_2O_3催化剂性能影响

采用低温固相法制备Ni-Al_2O_3催化剂,考察反应温度和空速对Ni-Al_2O_3催化剂浆态床CO甲烷化性能的影响,并对反应后的催化剂进行XRD,BET,TPH,TG-DTG和TEM等进行表征。评价结果表明,反应温度增加,CO转化率先增大后趋于不变,较适宜的反应温度为290—305℃。反应空速增大,催化剂活性先增大后减小,空速为1 200 mL/(g·h)时,活性最好,其CO转化率、CH4选择性和收率分别为98.3%、95.8%和94.2%。寿命实验表明,该催化剂在经过10 h的诱导期后,活性趋于稳定,超过25 h后,活性开始下降。表征发现,温度升高和空速增大,均导致Al O(OH)增多,不利于反应进行;积炭反应伴随着消炭反应,温度越高,越有利于消炭反应发生。因此,反应温度和空速的选择需要综合考虑各方面的影响因素。     

改性Ni/Al_2O_3催化蒽醌加氢反应的研究

以Al_2O_3为载体,La、Ce或Zr为改性剂,Ni作为活性组分,制备了一系列改性的Ni/Al_2O_3催化剂,并通过蒽醌加氢反应系统地评价了催化剂的反应活性,发现La、Ce改性的催化剂,其加氢活性得到显著的增加。活性最好的催化剂为La_5-Ni_(40)/Al_2O_3,氢效为3.96g·L~(-1)。采用XRD、H_2-TPR、BET等方法对La_5-Ni_(40)/Al_2O_3的表面结构进行了一定的表征分析,发现加入La元素能促进活性组分Ni的分散,提升了其加氢性能。实验得出催化剂的最佳焙烧温度和还原温度分别为600℃和550℃,既保证了催化剂具有适当的孔道结构,同时也改善了活性组分Ni的分散度。     

沉淀剂对Ni-Al_2O_3催化剂结构及基于浆态床的CO甲烷化性能的影响

利用行星式球磨机,以NH_4HCO_3、Na_2CO_3和(NH_4)_2CO_3为沉淀剂,采用机械化学法制备3种负载型Ni-Al_2O_3催化剂(分别记为Ni-NH4HC、Ni-Na C和Ni-NH_4C)。利用XRD、H2-TPR、N_2吸附-脱附、SEM和TPH等对催化剂进行表征,考察沉淀剂对Ni-Al_2O_3催化剂晶相结构、还原特征、孔道结构、表面形貌和浆态床CO甲烷化性能的影响。结果表明,以(NH_4)_2CO_3为沉淀剂所制备的Ni-NH_4C催化剂比表面积较大;活性组分晶粒尺寸较小。催化剂性能评价表明,CO甲烷化的"初始段"约需1 h,Ni-NH_4C和Ni-NH_4HC试样在"稳定段"的CO转化率均较高,约为77%;而Ni-NH_4C的CH_4选择性更高,在90%左右,这与催化剂活性金属的"尺寸效应"有较大关联。     

浸渍-水热制备方法对Ni/Al_2O_3催化剂结构和性能的影响

活性组分与载体之间的相互作用能够影响催化剂的催化性能。浸渍法是最常规的催化剂制备方法,本文通过对浸渍之后的催化剂前驱体进行水热处理,改善了浸渍法制备的Ni/Al_2O_3催化剂上Ni粒子与Al_2O_3之间的相互作用,从而改善了催化剂的催化性能。通过XRD和H_2-TPR表征发现,水热处理4h制得的Ni/Al_2O_3-4催化剂上,Ni与Al_2O_3之间的相互作用强度适中,Ni-Al合金的衍射峰强度最低,活性组分Ni的衍射峰最为弥散,该催化剂在甲烷干重整具有最高的催化性能。     

焙烧温度对1,4-丁炔二醇加氢制1,4-丁烯二醇Ni-Al_2O_3催化剂性能影响

采用机械化学法制备Ni-Al_2O_3催化剂,通过EDX、XRD、H_2-TPR、BET、SEM、TEM、NH_3-TPD等进行物化结构表征,以水相1,4-丁炔二醇(BYD)加氢制1,4-丁烯二醇(BED)为探针反应,研究焙烧温度对Ni-Al_2O_3催化剂加氢性能的影响。结果表明,焙烧温度600℃所制备的MCT600催化剂比表面积最大,为277 m~2/g。催化剂表面的活性组分Ni负载量(23.14%)超过理论负载量(20%),表面酸(强酸)酸强度较弱。在反应压力4 MPa、温度110℃、搅拌转速500 r/min、反应时间3 h的条件下,MCT600加氢性能较好,BYD转化率25.77%,BED选择性94.08%,收率24.25%。     

Ni-CeO_2/Al_2O_3催化剂的制备、表征及其生物质合成气甲烷化性能研究

采用共浸渍法制备了添加不同助剂(CeO_2、ZrO_2、Co_3O_4、Y_2O_3、V_2O_5)的一系列Ni基催化剂,采用XRD、SEM、BET、H_2-TPR等对催化剂的结构进行表征,对Ni含量、助剂含量、浸渍顺序、焙烧温度、还原温度、空速等条件进行优化,并考察了催化剂的生物质合成气甲烷化性能。结果表明:助剂CeO_2、ZrO2、Y_2O_3、V_2O_5的加入均能提高催化剂对CO甲烷化的催化活性,其中6Ni-3CeO_2/Al_2O_3的催化活性、稳定性和抗积碳能力最好;采用6Ni-3CeO_2/Al_2O_3催化剂,在V(H_2)∶V(CO)∶V(N_2)=0.45∶0.15∶0.40、空速为20 000h-1、常压、350℃下,CO即可完全转化,甲烷选择性达到90%,较6Ni/Al_2O_3催化剂提高了16%,CO完全转化温度较6Ni/Al_2O_3催化剂低50℃。6Ni-3CeO_2/Al_2O_3催化剂的Ni含量明显低于文献报道,应用于生物质合成气催化加氢转化为甲烷,CO转化率达到80.5%,有效地解决了生物质合成气中CO含量高于民用燃气标准的问题。     

Ni-Mn/Al_2O_3催化剂在浆态床中CO甲烷化催化性能

采用共浸渍法制备了Ni-Mn/Al2O3催化剂,考察了助剂Mn的含量对催化剂结构及浆态床CO甲烷化性能的影响。采用XRD、H2-TPR、BET、TEM、H2-化学吸附等表征对催化剂进行了测试分析,结果表明,Mn助剂的引入能够促进Ni物种在载体表面的分散,减弱Ni物种与载体的相互作用,降低催化剂的还原温度,提高催化剂的比表面积,减小活性金属Ni的晶粒尺寸。随着Mn含量的增加,Ni-Mn/Al2O3催化剂的甲烷化性能先升后降,其中以Mn含量为4%(质量分数)时的催化甲烷化性能最佳,添加过量的Mn导致活性组分Ni被部分覆盖,催化甲烷化性能下降。通过对16Ni4Mn/Al2O3催化剂样品的浆态床反应温度及反应压力的研究发现,当反应温度为280℃、反应压力为1.5 MPa时,催化剂样品16Ni4Mn/Al2O3的CO转化率及CH4选择性分别达到96.2%和88.8%。     

La_2O_3含量对La-Ni/ZrO_2-Al_2O_3催化剂甲烷化性能的影响

采用浸渍法制备了复合氧化物ZrO_2-Al_2O_3,在此基础上采用共浸渍法制备了La-Ni/ZrO_2-Al_2O_3催化剂,考察了催化剂中La2O3含量对催化剂CO甲烷化活性的影响,并利用BET、XRD和TPR对催化剂的物化性能进行了分析。结果表明当La2O3含量为2%~6%(质量分数,下同)时,其在低温和高温时的催化活性均比Ni/ZrO_2-Al_2O_3有一定的提升。另外比较了催化剂4La-Ni/ZrO_2-Al_2O_3和Ni/ZrO_2-Al_2O_3在500℃下连续反应100 h的活性和积碳,结果显示催化剂4La-Ni/ZrO_2-Al_2O_3具有很好的稳定性和优良的抗积碳性能。     

NiO-LaCoO3催化剂的丙烷和CO氧化性能

采用固相反应制备了NiO-LaCoO₃催化剂,考察了焙烧温度以及Ni含量对催化剂的CO和丙烷氧化活性的影响。用X射线粉末衍射、H₂-程序升温还原等技术对催化剂进行了表征。结果表明,在焙烧温度为700~1000℃时,焙烧温度越高,催化剂的丙烷和CO氧化性能越差,其中700℃焙烧后的10NiO-LaCoO₃催化剂的效果最好。助剂Ni能有效提高LaCoO₃催化剂的丙烷和CO氧化性能,其中Ni含量为7.5%的7.5NiO-LaCoO₃催化剂氧化性能最佳。研究发现催化剂的CO和丙烷氧化活性与催化剂中氧活动性具有相关性。     

球磨条件对浆态床CO甲烷化Ni-Al_2O_3催化剂性能的影响

利用行星式球磨机并采用机械化学法制备了系列Ni-Al_2O_3催化剂,考察了球配比[大小质量比(1∶0、0∶1、1∶1)]、球磨时间(30、50、60、70、90 min)和球料比(1∶1、2∶1、3∶1)对Ni-Al_2O_3催化剂晶相结构、孔道结构、粒径分布和浆态床CO甲烷化性能的影响。XRD分析结果显示,具有NiCO_3·6H_2O物相的活性组分Ni前体焙烧后均转变成无定型NiO,高度分散在Al_2O_3载体中。BET和PSD分析表明,大球球磨制备的CT-10比表面积较大,近300 m~2/g;平均粒径较小,仅为240 nm。评价实验显示,全采用大球球磨制备的CT-10试样,CO转化率、CH_4选择性和CH_4收率均最高,分别为72.01%、49.08%和35.57%。经对球磨时间(60 min)和球、料质量比(2∶1)优化后,所得CT1-60-21试样的CH_4选择性和收率分别提高至87%和75%。     

城市煤气甲烷化低镍催化剂的研究

使用活性评价装置和TPR、XRD、TEM等技术研究了活性组分Ni含量和助剂MgO、La_2O_3、MnO_2对 Ni 基城市煤气甲烷化催化剂性能的影响。结果表明 NiO 的含量可以在较大范围内变化,最低允许含量为6%(wt),MgO 与 NiO 能形成MgNiO_2,它的形成提高了催化剂的热稳定性。随 MgO 含量的增加热稳定性能增强,而且 MgO 含量影响催化剂表面酸度和积碳迷度,当其含量为1%(wt)时,催化剂无积碳出现。La_2O_3不与其它组分发生化学作用,稳定地分散于载体表面,可起到均化 Ni 晶粒度作用,它的存在对催化剂的活性和还原性能均有影响。实验研究出一种 Ni 含量低、活性高、热稳定性好、抗积碳能力强的城市煤气甲烷化催化剂。     

Ni-Mn/Al2O3催化剂在浆态床中CO甲烷化催化性能

采用共浸渍法制备了Ni-Mn/Al₂O₃催化剂,考察了助剂Mn的含量对催化剂结构及浆态床CO甲烷化性能的影响。采用XRD、H₂-TPR、BET、TEM、H₂-化学吸附等表征对催化剂进行了测试分析,结果表明,Mn助剂的引入能够促进Ni物种在载体表面的分散,减弱Ni物种与载体的相互作用,降低催化剂的还原温度,提高催化剂的比表面积,减小活性金属Ni的晶粒尺寸。随着Mn含量的增加,Ni-Mn/Al₂O₃催化剂的甲烷化性能先升后降,其中以Mn含量为4%（质量分数）时的催化甲烷化性能最佳,添加过量的Mn导致活性组分Ni被部分覆盖,催化甲烷化性能下降。通过对16Ni4Mn/Al₂O₃催化剂样品的浆态床反应温度及反应压力的研究发现,当反应温度为280℃、反应压力为1.5 MPa时,催化剂样品16Ni4Mn/Al₂O₃的CO转化率及CH₄选择性分别达到96.2%和88.8%。     

载体焙烧温度对Ni/CuO-ZrO_2-CeO_2-Al_2O_3催化剂在甲烷自热重整制氢反应中催化性能的影响

采用浸渍-共沉淀法制备Ni/CuO-ZrO_2-CeO_2-Al_2O_3催化剂,Ni负载质量分数为10%。在固定床微反装置考察载体焙烧温度(600℃=、700℃、800℃和900℃)对Ni/CuO-ZrO_2-CeO_2-Al_2O_3催化剂在甲烷自热重整制氢反应中催化性能的影响。结果表明,载体焙烧温度800℃制备的催化剂活性较好。由XRD和TPR分析可知,随着焙烧温度的升高,各衍射峰的峰强度增强,峰尖锐,说明随着焙烧温度的升高,催化剂中各氧化物晶粒增大。焙烧温度800℃的Ni/CuO-ZrO_2-CeO_2-Al_2O_3催化剂的NiO峰强度较小,说明在该催化剂上NiO以高度分散的状态存在于催化剂表面。     

光辐照驱动CH4/CO2催化重整制合成气

以等离子体还原制备的Ni/Al2O3和Ni/MgO-Al2O3为催化剂,用氙灯模拟太阳光聚光系统进行CH4-CO2重整反应,并考察其催化性能及能量转化效率,实验结果表明,以等离子体还原并加入MgO助剂制备的Ni/MgO-Al2O3催化剂具有较好的低温催化活性,在温度为740℃时,CH4和CO2的最高转化率分别为83.6 25%.1和%,能量转化效率为41.5%,大大高于光伏法制氢效率的10.85%;XRD表征表明,等离子体还原使催化剂活性组分Ni具有良好的分散性和更小的纳米团簇结构,有利于甲烷的转化;MgO助剂的加入增强了催化剂表面的碱性,促进了CO2的吸附和解离。     

Ni/SiO2催化剂的制备条件对催化间二硝基苯加氢反应性能的影响

将Ni/SiO₂催化剂应用于间二硝基苯加氢反应中,考察了该催化剂制备过程中焙烧温度和还原温度对其催化性能的影响,并通过BET、XRD、TEM、TPR等方法对催化剂进行了表征.结果表明,在实验研究范围内,随着焙烧温度的提高,Ni/SiO₂催化剂比表面积降低,NiO与载体SiO₂之间的相互作用逐渐增强,催化剂的还原温度明显提高,活性组分Ni的晶粒度增大,焙烧温度为773 K时催化剂具有最佳的催化反应性能,此时活性组分Ni以高分散状态存在.催化剂的还原温度对Ni/SiO₂催化剂的结构和催化性能影响显著,当还原温度较低时,活性组分还原不完全,催化剂活性较低;而还原温度太高会使活性组分烧结,导致催化剂活性明显降低;还原温度为723 K时催化剂表现出最佳的活性和选择性.     

Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3的CO氧化性能

采用柠檬酸络合法制备一系列不同铜铈比的Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂,用XRD、H2-TPR对其进行表征,采用连续固定床微反装置对Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂CO催化氧化活性进行评价。结果表明,Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂的XRD图谱中除归属于γ-Al_2O_3的晶相峰外,还出现CuO和CeO_2的晶相峰。高温水热引起活性组分CeO_2的晶粒聚集、长大和尖晶石结构CuAl2O4物质的生成;CuO-CeO_2之间的共生共存与相互作用,使得Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂中具有非完整结构的[Cu2+1-xCu+x][O1-12x12x]增多,Cu+离子和氧空位增多,有利于其H2-TPR还原峰温度向低温区偏移,有利于提高其CO的催化氧化活性,使得Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂的TCO50和TCO90降低。Cu与Ce物质的量比为5∶5制备的Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3-55催化剂的TCO50和TCO90分别降至最低的162℃和199℃,表明此时的Cu-Ce-O协同效应最佳;CuO-CeO_2二相的共生共存与相互作用有利于减少高温水热环境下活性组分的聚集和晶粒长大,有利于Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂能够保持较高的CO催化氧化活性。     

旋转真空浸渍法制备NiO/MgO-γ-Al_2O_3催化剂用于CO_2/CH_4重整研究

采用旋转真空浸渍法和等体积浸渍法分别制备了NiO/MgO-γ-Al2O3催化剂RVIC和WIC。N2吸附实验表明,RVIC催化剂具有更大的比表面积。XRD结果表明,RVIC和WIC中的镍物种存在方式均为尖晶石NiAl2O4;TPR结果表明,两试样均在800℃处出现尖晶石NiAl2O4的还原峰,且RVIC的还原峰面积比WIC的大13%。还原后的XRD结果表明,RVIC的Ni晶粒尺寸仅为5.8 nm,小于WIC的7.3 nm。H2-TPR结果显示,试样RVIC活性组分Ni的分散度为0.491,大于WIC(0.116)。活性评价结果显示,RVIC的CH4与CO2最终转化率分别为98%与77%,远远高于WIC(CH4与CO2最终转化率分别为55%和40%)。240 h寿命实验结果显示,RVIC的CH4转化率高达100%,CO2稳定转化率超过70%。     

镍基氨分解制氢催化剂的制备及性能

用浸渍法制备Ni/Al_2O_3和Ni/xMo-Al_2O_3催化剂,以氨分解为模型反应,考察Ni负载量、焙烧温度、溶剂和助剂等合成条件对催化剂催化性能的影响,通过XRD和TG-DTG表征方法对催化剂进行表征。结果表明,最佳合成条件:Ni负载质量分数为16%,焙烧温度350℃,采用丙酮为溶剂制备的Ni/Al_2O_3催化剂具有较好的催化活性。500℃添加质量分数3%的助剂Mo可以使Ni/Al_2O_3催化剂的活性显著提高39%,Ni/3%Mo-Al_2O_3催化剂的氨分解率达93.5%。