微孔/介孔分子筛应用于甲烷二氧化碳重整制备合成气的研究

【摘要】：甲烷和二氧化碳为原料重整制备合成气,是将两种难活化的小分子转化成燃料气体,消除了两种主要的温室气体的同时又带来了经济效益和环境效益。 鉴于微孔和介孔分子筛规整有序的孔道、大的比表面积,其作为载体已经在工业生产中广泛的应用。本文分别采用微孔和介孔分子筛作为催化剂载体,金属镍为活性主分,制备了多种催化剂样品,并且对其进行了一系列的表征,如XRD、BET、H2-TPR、CO2-TPD和XPS等。 微孔分子筛探究实验中,制备了镍含量相同的Ni/ZSM-5、 Ni/BETA、Ni/Y和Ni/SiO2,考察了不同载体催化剂与反应温度的关系,结果显示Ni/ZSM-5的催化效果最优。然后制备镍含量不同Ni/ZSM-5,考察活性组分含量与重整反应的催化活性之间的关系,结果表明负载量为9%为最宜负载量。最后,实验制备了镍含量相同但是硅铝比不同的Ni/ZSM-5分子筛催化剂,探究硅铝比的差异对催化重整反应的影响作用。由实验结果可以看出,较低硅铝比的Ni/ZSM-5分子筛催化剂的效果优于较高硅铝比的分子筛催化剂。 对几种介孔分子筛进行对比研究过程中,制备了镍含量相同的Ni/SBA-15、Ni/SBA-16、Ni/KIT-6,考察了不同载体催化剂与反应温度的关系,其中Ni/SBA-15活性最好。然后制备不同含量的Ni/SBA-15,考察活性组分含量与重整反应的催化活性之间的关系,结果表明15%为最宜担载量。 用金属对Ni/SBA-15进行修饰,其中碱金属Mg、Sr和Ca对反应的活性影响不大。而K的加入大大降低了反应的转化率。稀土金属镧的加入提高了催化剂的活性,主要是由于形成的La203呈碱性,增强了对二氧化碳的吸附及交换,延迟或抑制积碳的形成。 【关键词】：甲烷 二氧化碳 催化重整 分子筛 镍
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE665.3
【目录】：

• 学位论文数据集4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 文献综述15-27
• 1.1 背景和意义15
• 1.2 甲烷二氧化碳重整反应的研究进展15-19
• 1.2.1 二氧化碳的利用15-16
• 1.2.2 甲烷的利用16-19
• 1.3 甲烷二氧化碳重整反应的催化剂研究19-23
• 1.3.1 活性组分19-20
• 1.3.2 载体20-22
• 1.3.3 助剂22-23
• 1.4 甲烷二氧化碳重整反应机理的研究23-24
• 1.5 甲烷二氧化碳重整反应的积碳的研究24-25
• 1.6 本课题的意义及研究内容25-27
• 第二章 实验部分27-33
• 2.1 实验试剂和实验仪器27-28
• 2.1.1 实验试剂27-28
• 2.1.2 实验仪器28
• 2.2 活性评价28-31
• 2.2.1 活性评价装置28-29
• 2.2.2 催化剂的制备与预处理29
• 2.2.3 产物分析29-30
• 2.2.4 产物的定量方法30
• 2.2.5 产物的浓度计算30-31
• 2.3 催化剂的表征31-33
• 2.3.1 XRD表征31
• 2.3.2 BET表征31
• 2.3.3 H_2-TPR表征31
• 2.3.4 TPD表征31
• 2.3.5 XPS表征31-33
• 第三章 微孔分子筛在甲烷二氧化碳重整反应中的应用33-43
• 3.1 几种微孔分子筛在甲烷二氧化碳重整反应上的活性评价33-35
• 3.2 不同硅铝比的Ni-ZSM-5在甲烷二氧化碳重整反应上的活性评价35-41
• 3.2.1 XRD表征39-40
• 3.2.2 H_2-TPR表征40
• 3.2.3 NH_3-TPD表征40-41
• 3.3 本章小结41-43
• 第四章 介孔分子筛在甲烷二氧化碳重整的反应中的应用43-55
• 4.1 介孔分子筛的制备43-44
• 4.1.1 SBA-15分子筛的制备43
• 4.1.2 KIT-6分子筛的制备43
• 4.1.3 SBA-16分子筛的制备43-44
• 4.2 几种介孔分子筛在甲烷二氧化碳重整反应上的活性评价44-49
• 4.2.1 XRD和TEM表征45-47
• 4.2.2 BET表征47-48
• 4.2.3 H_2-TPR表征48-49
• 4.3 SBA-15为载体的催化剂在甲烷二氧化碳重整反应上的活性评价49-53
• 4.3.1 XRD表征51-52
• 4.3.2 TPR表征52-53
• 4.4 本章小结53-55
• 第五章 金属对Ni/SBA-15催化剂的修饰55-65
• 5.1 碱金属的修饰55-56
• 5.2 其他金属的修饰56-64
• 5.2.1 XRD表征60-61
• 5.2.2 H_2-TPR表征61-62
• 5.2.3 XPS表征62-63
• 5.2.4 CO_2-TPD表征63-64
• 5.3 本章小结64-65
• 第六章 结论65-67
• 参考文献67-73
• 致谢73-75
• 研究成果及发表的学术论文75-77
• 作者与导师简介77-78
• 附件78-79

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