二氧化碳加氢甲烷化镍锰基催化剂的研究

【摘要】：随着经济的不断发展,工业排放的大量二氧化碳引起了诸多问题,给全球的生态环境带来了严重的影响,因此二氧化碳的回收利用是非常有意义的。二氧化碳加氢甲烷化由于甲烷是一种洁净燃料(甲烷和氢气的燃烧热值分别为891 KJ/mmol和285.8KJ/mol),而且可以用来制工业氢,合成一些化学品等,因而具有良好的发展前景。 本文通过对负载型镍基催化剂的研究基础上,添加第二活性组分对原催化剂进行改性,研究结果表明添加第二组分锰对二氧化碳加氢甲烷反应促进作用最大,改性后的催化剂较单一组分镍基催化剂具有更强的催化活性。在此基础上,对改性后的催化剂进行了系统的研究,其中包括载体、制备方法、活化方式以及反应工艺条件对催化剂活性的影响。 实验结果表明在常压,400℃,n(H2)：n(CO2)=4：1,空速为6000h-1条件下,采用共浸渍法制备,还原方法为高纯氢进行活化还原,当n(Mn)：n(Ni)比为1：2时,二氧化碳转化率达到最佳值77.92%,甲烷收率为75.02%,催化剂活性达到最高。催化剂的表征结果显示,添加的锰组分能较好的分布在催化剂表面,并使镍晶粒细化,增强了镍物种与载体的相互作用,催化剂更易于还原,催化活性显著提高。 本课题旨在研究二氧化碳甲烷化工艺的最佳制备条件,力求寻找到最佳的工艺条件,本研究综合考虑了各种影响加氢反应的因素,其中寻找最佳的催化剂为该工艺条件中研究的重点。对于催化剂从催化剂载体的筛选以及筛选后催化剂的制备方法进行多方面的考察,考察所选催化剂的最佳制备工艺条件及其工业化的潜力。 【关键词】：二氧化碳 甲烷化 负载型镍催化剂 锰助剂
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TQ426.94
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-6
• 第一章 文献综述6-16
• 1.1 引言6-7
• 1.2 CO_2减排以及化学方式转化7-9
• 1.2.1 二氧化碳分子的内部结构7-8
• 1.2.2 二氧化碳资源化途径8-9
• 1.3 二氧化碳甲烷化基本原理的分析9-10
• 1.4 二氧化碳甲烷化的重要意义10-11
• 1.5 二氧化碳甲烷化催化剂简介11-14
• 1.5.1 催化活性与不同金属活性组分的关系11-13
• 1.5.1.1 Ni/氧化物催化体系11-12
• 1.5.1.2 负载型铑基催化体系12
• 1.5.1.3 负载型铷基催化体系12-13
• 1.5.1.4 非担载型金属和簇合物衍生的催化体系13
• 1.5.2 载体对催化性能的影响13
• 1.5.3 担载量对催化性能影响13-14
• 1.6 二氧化碳甲烷化的机理14
• 1.7 选题依据及研究内容14-16
• 第二章 实验部分16-22
• 2.1 主要试剂和仪器16-17
• 2.2 催化剂的制备17-18
• 2.2.1 载体的制备17
• 2.2.2 金属催化剂的制备17-18
• 2.3 催化剂的活性评价18-19
• 2.3.1 催化剂的还原18
• 2.3.2 催化剂的反应活性评价18-19
• 2.4 分析方法19-20
• 2.5 催化剂催化性能的表征20-22
• 2.5.1 XRD物相分析20
• 2.5.2 氢气程序升温还原实验(H_2-TPR)20-21
• 2.5.3 程序升温CO_2脱附(CO_2-TPD)21
• 2.5.4 BET表征21-22
• 第三章 Ni/γ-Al_2O_3催化剂的二氧化碳加氢性能的研究22-26
• 3.1 负载量对Ni/γ-Al_2O_3催化剂的二氧化碳加氢性能的研究22-23
• 3.2 反应条件对Ni/γ-Al_2O_3催化剂的二氧化碳加氢性能的研究23-24
• 3.3 添加第二组份对Ni/γ-Al_2O_3催化剂的二氧化碳加氢性能的研究24-25
• 3.4 本章小节25-26
• 第四章 镍锰基催化剂的甲烷化性能的研究26-41
• 4.1 不同锰镍摩尔配比对Mn-Ni/γ-Al_2O_3催化活性的影响26-30
• 4.1.1 不同锰镍配比制备的催化剂XRD表征27-28
• 4.1.2 不同锰镍配比制备的催化剂H_2-TPR表征28-29
• 4.1.3 不同锰镍配比制备的催化剂CO_2-TPD表征29
• 4.1.4 不同锰镍配比制备的催化剂BET表征29-30
• 4.2 不同浸渍顺序对催化剂活性影响30-35
• 4.2.1 不同浸渍顺序制备的催化剂XRD表征31-32
• 4.2.2 不同浸渍顺序制备的催化剂H_2-TPR表征32-34
• 4.2.3 不同浸渍顺序制备的催化剂BET表征34-35
• 4.3 不同活化方法对催化剂活性影响35-36
• 4.4 不同载体对催化剂活性影响36-37
• 4.5 焙烧温度对催化剂活性影响37-38
• 4.6 反应条件对Mn-Ni/γ-Al_2O_3催化剂的二氧化碳加氢性能的影响38-41
• 4.6.1 反应温度的影响38-39
• 4.6.2 空速的影响39-41
• 第五章 结论41-42
• 致谢42-43
• 参考文献43-46
• 作者简介46
• 攻读硕士学位期间研究成果46-47

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