首页 > 学术论文

过渡金属纳米催化剂制备及其催化甲烷裂解积碳活性的研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:17:13
热度:

过渡金属纳米催化剂制备及其催化甲烷裂解积碳活性的研究【摘要】:由于过渡金属催化剂(Transition-metal Catalyst―TMC)是催化裂解烃类化合物制备碳纳米管等新型

【摘要】: 由于过渡金属催化剂(Transition-metal Catalyst―TMC)是催化裂解烃类化合物制备碳纳米管等新型纳米碳材料的高效催化剂,所以近年来对具有高积碳活性的TMC的研制与开发备受关注。但以往的TMC的制备方法大多采用较传统的单一合成技术,对于开发积碳活性较高的新型TMC有着很大的局限性。 本文采用相转移法和沉淀法耦合技术制备TMC;考察了有机相添加量以及添加载体对其收率的影响;利用催化甲烷裂解积碳反应,考察了自制TMC的积碳活性;借助XRD、TEM和HRTEM表征技术,考察了有机相添加量、催化剂焙烧温度以及添加载体对催化剂形貌以及催化甲烷裂解积碳产物形貌的影响。 实验结果表明,添加适量的有机相或加入载体都有利于提高TMC的收率,但添加有机相或载体都没有影响到催化剂失重百分比随焙烧温度变化的趋势,催化剂失重百分比总体上都是随焙烧温度的升高而增加(有机相添加量为50ml时例外);添加有机相的TMC母体经过300℃焙烧后即出现氧化物物相,而添加载体后,则经过400℃焙烧才出现氧化物物相;TEM表征结果表明,有机相添加量对未经焙烧的TMC母体的形貌影响显著,而对经不同温度焙烧后的TMC母体的形貌影响不大。TMC母体的结晶度和颗粒尺寸均随着焙烧温度的升高而增加。在添加适量载体的条件下,首次制备了纳米针状TMC母体(直径约8-34nm,长度约70-286nm);随焙烧温度的升高,其长度变短、直径变粗。 在不同的有机相添加量条件下,TMC催化甲烷裂解反应的积碳增重百分比随焙烧温度的升高呈上升趋势;添加载体后,TMC催化甲烷裂解反应的积碳增重百分比却随焙烧温度的升高而降低,但总体还是提高了。添加有机相虽然有利于生成分散性较好的纳米催化剂颗粒,但却不利于提高TMC的积碳活性。在未添加有机相条件下,制备的TMC催化甲烷裂解积碳反应的产物中所含的片状物为石墨碳物种。在添加载体条件下,通过自制的负载型TMC催化甲烷裂解积碳反应,首次制得了针状的、且为理论预期存在的碳产物,测量其层间距约为0.21nm。 【关键词】:纳米催化剂 制备 有机相 载体 催化甲烷裂解 积碳 表征
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O643.3
【目录】:
  • 中文摘要3-4
  • ABSTRACT4-10
  • 第一章 文献综述10-30
  • 1.1 纳米催化剂性质10-11
  • 1.1.1 表面效应10
  • 1.1.2 体积效应10-11
  • 1.1.3 量子尺寸效应11
  • 1.2 纳米催化剂催化机理简述11
  • 1.3 常见纳米催化剂11-14
  • 1.3.1 贵金属纳米催化剂11-12
  • 1.3.2 过渡金属纳米催化剂12
  • 1.3.3 多组分合金型纳米催化剂12
  • 1.3.4 金属簇纳米催化剂12-13
  • 1.3.5 过渡金属氧化物纳米催化剂13
  • 1.3.6 纳米分子筛催化剂13
  • 1.3.7 生物纳米催化剂13-14
  • 1.4 纳米催化剂合成方法14-19
  • 1.4.1 溶胶-凝胶法14-15
  • 1.4.2 浸渍法15
  • 1.4.3 沉淀法15
  • 1.4.4 微乳液法15-16
  • 1.4.5 离子交换法16
  • 1.4.6 水解法16
  • 1.4.7 还原法16-17
  • 1.4.8 等离子体法17
  • 1.4.9 微波合成法17-18
  • 1.4.10 相转移法18
  • 1.4.11 纳米材料制备耦合技术18
  • 1.4.12 Monte Carlo 方法18-19
  • 1.4.13 其它制备方法19
  • 1.5 纳米催化剂表征技术19-24
  • 1.5.1 催化剂形态表征20-21
  • 1.5.2 催化剂表面结构表征21-22
  • 1.5.3 催化剂内部结构表征22-23
  • 1.5.4 催化剂性能测试23-24
  • 1.6 纳米催化剂的应用24-26
  • 1.6.1 在催化氧化还原反应中的应用24-25
  • 1.6.2 在环境保护领域的应用25
  • 1.6.3 在电池工业中的应用25-26
  • 1.7 催化裂解反应简介26-28
  • 1.7.1 催化裂解法26
  • 1.7.2 催化裂解反应的主要产物26-27
  • 1.7.3 催化裂解反应机理27
  • 1.7.4 最新国内外研究动态27-28
  • 1.7.5 催化甲烷裂解反应28
  • 1.8 本课题主要研究内容及意义28-30
  • 第二章 实验30-35
  • 2.1 实验试剂30
  • 2.2 实验仪器30-31
  • 2.3 实验方法31-32
  • 2.3.1 过渡金属纳米催化剂 A 的制备31
  • 2.3.2 负载型过渡金属纳米催化剂 B 的制备31-32
  • 2.3.3 过渡金属纳米催化剂催化甲烷裂解积碳反应32
  • 2.4 反应产物表征32-35
  • 2.4.1 X-射线粉末衍射(XRD)32-33
  • 2.4.2 透射电子显微镜(TEM)33
  • 2.4.3 场发射透射电子显微镜33
  • 2.4.4 X 射线能谱(EDX)33-34
  • 2.4.5 热分析技术34-35
  • 第三章 非负载型纳米催化剂的制备实验结果与讨论35-49
  • 3.1 有机相添加量的影响35
  • 3.2 焙烧温度的影响35-36
  • 3.3 XRD 表征结果与讨论36-39
  • 3.4 TEM 表征结果与讨论39-46
  • 3.5 非负载型纳米催化剂制备的重复实验结果与讨论46-47
  • 3.5.1 焙烧温度的影响46
  • 3.5.2 TEM 表征结果46-47
  • 3.6 本章小结47-49
  • 第四章 负载型纳米催化剂的制备实验结果与讨论49-56
  • 4.1 载体的影响49
  • 4.2 焙烧温度的影响49
  • 4.3 XRD 表征结果与讨论49-51
  • 4.4 TEM 表征结果与讨论51
  • 4.5 HRTEM 表征结果与讨论51
  • 4.6 负载型纳米催化剂制备的重复实验结果与讨论51-55
  • 4.6.1 焙烧温度的影响53-54
  • 4.6.2 TEM 表征结果54-55
  • 4.7 本章小结55-56
  • 第五章 催化甲烷裂解积碳反应结果与讨论56-84
  • 5.1 非负载型纳米催化剂催化甲烷裂解积碳反应结果与讨论56-67
  • 5.1.1 有机相添加量的影响56-57
  • 5.1.2 催化剂焙烧温度的影响57-58
  • 5.1.3 TEM 表征结果与讨论58-64
  • 5.1.4 HRTEM 表征结果与讨论64-65
  • 5.1.5 EDX 表征结果与讨论65-66
  • 5.1.6 XRD 表征结果与讨论66
  • 5.1.7 热分析结果与讨论66-67
  • 5.2 负载型纳米催化剂催化甲烷裂解反应结果与讨论67-72
  • 5.2.1 载体的影响67-68
  • 5.2.2 TEM 表征结果与讨论68
  • 5.2.3 HRTEM 表征结果与讨论68-70
  • 5.2.4 XRD 表征结果与讨论70-71
  • 5.2.5 热分析结果与讨论71-72
  • 5.3 H_2还原过渡金属催化剂实验的结果与讨论72-79
  • 5.3.1 H_2还原非负载型过渡金属催化剂实验的结果与讨论72-76
  • 5.3.2 H_2还原负载型过渡金属催化剂实验的结果与讨论76-79
  • 5.4 催化剂催化甲烷裂解积碳反应的重复实验结果与讨论79-82
  • 5.4.1 非负载型催化剂催化甲烷裂解积碳反应的重复实验结果讨论79-80
  • 5.4.2 负载型催化剂催化甲烷裂解积碳反应的重复实验结果与讨论80-82
  • 5.5 本章小结82-84
  • 第六章 结论84-86
  • 参考文献86-94
  • 攻读硕士学位期间发表的论文94-95
  • 附录95-97
  • 致谢97


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

过渡金属纳米催化剂制备及其催化甲烷裂解积碳性能考察    杨晓亮

负载型催化剂Pt-γ-Al_2O_3-CeO_2的合成和活性研究    刘渝,杨芸,杨凌露,张改莲

纳米分子筛ZSM-5的热稳定性研究    王岚,孟霜鹤,谭志诚,梁东白,郭新闻,王祥生

铁络合物/八面沸石催化剂中沸石主体的纳米效应    杨槐馨,马静红,李瑞丰,杜君,谢克昌

纳米二氧化锆催化剂上一氧化碳加氢合成异丁烯    李映伟,贺德华,袁余斌,程振兴,朱起明

纳米Cr_2O_3系列催化剂上CO_2氧化乙烷脱氢制乙烯反应    邓双,李会泉,张懿

Ag/TiO_2复合纳米催化剂的制备和表征及其光催化活性    章福祥,张秀,陈继新,刘智广,高文亮,金瑞彩,关乃佳

助剂对合成碳酸二甲酯用活性炭负载Wacker催化剂结构和性能的影响    杨平,曹勇,包信和,戴维林,范康年

催化裂解甲烷制备一维纳米网状碳材料    裴海芹,崔兰,李海燕,乔亚莉,崔屾

纳米粒子催化剂及其研究进展    杨咏来,徐恒泳,李文钊

微波合成无机纳米材料的研究进展    杨华明,黄承焕,宋晓岚,金盛明,邱冠周

甲醇在碳载纳米Pt电极上的电化学研究    过家好;陈忠平;张平;

TiO_2/PVAc纳米杂化材料的制备和表征    袁萍,舒怡,吴之传

芦竹苯酚液化工艺的研究    焦真真;张求慧;李建章;揭淑俊;

磁场中Ag/TiO_2复合物光催化降解酸性红B的研究    郭宝东;

电化学溶解镍阳极法制备纳米NiO    韩爱杰,周幸福,褚道葆

微波法制备碳纳米管负载ZnCdS纳米粒子及其光催化性能    姚有智;朱露露;倪娜;吴华强;

铂微粒修饰碳纳米管-纳米TiO_2/聚苯胺复合膜电极对抗坏血酸的电催化氧化    陈忠平;陈君华;过家好;褚道葆;尹晓娟;吴何珍;

nano-Pt/GC电极的制备及对甲酸电催化氧化    过家好;陈忠平;

Sb_2O_5/TiO_2催化超声降解甲基橙溶液    王君,韩建涛,张向东,郭宝东,刘振荣,李绮,康平利,李红

正交试验法研究锂锌铝硅微晶玻璃的热处理工艺    隋普辉;陆雷;张翠玲;

纳米银粉的制备及应用    于朝清;田茂江;江新丰;蒋源;胡登炜;

电化学方法制备纳米功能材料及其在电催化中的应用    褚道葆;沈广霞;周幸福;林昌健;林华水;

TiO_2光催化活性的研究进展    熊建裕;乔学亮;陈建国;张继国;

高比表面积纳米氧化锆的制备及应用    史丽英;王英;

以NiZnAl催化剂制备碳纳米管及其反应活性的研究    闫晓琦;张松林;柳泉润;张坤;陈久岭;李永丹;

Fe_2O_3/TiO_2羽毛状纳米粉体的制备与表征    朱振峰;何作利;李军奇;魏娜;周家琪;

SiC热电偶保护套管的微观组织对其服役寿命的影响分析    唐会毅;王华;张玉碧;张立新;罗维凡;

TiO_2光催化剂的改性研究进展    罗洁;陈建山;周钢;

晶粒尺寸对ZSM-5沸石骨架稳定性的影响    张艳侠;郭洪臣;袁胜华;张舒冬;张皓;

稀有金属在质子交换膜燃料电池中的应用研究    彭健;蒋柏泉;黄庆荣;王敏炜;

高结晶度一维纳米二氧化钛的制备和修饰及光电性质研究    夏明霞

纳米氧化锌对海马神经元电生理特性的影响及对PC12细胞生物学效应的机制研究    赵景霞

大洋多金属结核合成锂离子筛与吸附基础研究    冯林永

介孔氧化钛磁负载光催化剂的制备及应用基础研究    袁进

固体推进剂用无机纳米材料的合成及催化性能的研究    高烨

功能性纳米碳酸钙的制备及性质研究    关爽

碳及碳基复合材料的可控合成、表征与性能研究    康文君

氧化锆基功能材料的制备与性能研究    欧阳静

天然高岭土原位还原合成SiC_W/Al_2O_3复合陶瓷材料及机理研究    王朝胜

选择性催化还原NO低温催化剂的制备和表征    任丙南

PVP修饰下的含铁氧化物催化水合肼还原硝基苯    石丽丽

凝结水中微量汽轮机油的光催化降解及测定方法的研究    刘婷

碱式硼酸镁晶须和六方片状氢氧化镁的水热制备及表征    路绍琰

氧化锌的制备、改性及其光催化性能的研究    徐超

萘硝化还原制备二氨基萘工艺过程的研究    刘丽娜

SiO_2对小麦面筋蛋白膜物理性能的影响及机理研究    韩立娟

锡掺杂纳米TiO_2功能性涂料的研究    刘海

过渡金属基微、纳米材料的水热/溶剂热合成、表征及其性能研究    靳黎娜

钛氧化物功能薄膜的制备及其性能研究    王宏

直接甲醇燃料电池金铂纳米复合催化剂的制备及研究    温河丽

纳米分子筛的合成与应用进展    李酽;

前驱体对碳载铂纳米催化剂的影响    杜春雨;程新群;史鹏飞;尹鸽平;

负载型纳米非贵金属催化剂上CO的氧化 Ⅰ.纳米催化剂活性组分的制备、表征与筛选    杜芳林,崔作林,张志琨,陈诵英

化学还原法制备铂及铂合金催化剂及其性能    索春光;刘晓为;张宇峰;唐鼎;陆学斌;夏洪洋;曹姗姗;

聚合物负载手性季铵盐的合成与表征    王云普,李全莲,李玉峰,袁昆,王利平

尖晶石纳米催化剂应用于烯丙醇多相氧化制烯丙醛或烯丙酮    纪红兵,王乐夫,水垣共雄,海老谷幸喜,金田清臣

多组元贵金属尾气净化催化剂的氧化性能    旷成秀;李凤仪;刘康强;

透明型白碳黑粉体比表面积的测定和计算    周广宇;简淼夫;

纳米镍粉的尺寸效应    刘东亮,金永中

氧化镍薄膜的制备与分析    杨百勤,张玉杰

Y-Z_rO_2稀土增韧陶瓷的微波烧结    丁明桐,杜先智,陈凡,昂锋

载银型可溶性玻璃抗菌材料的研究与应用    汪山,程继健,陈奇

溶胶—凝胶法制备纳米SnO_2材料    陈晓阳,孙雅茹,董海清,崔志武

微乳法制备脂肪醇胺化催化剂的研究    康保安,续浩,张明慧,胡翠英,邹文苑

溶剂化金属原子浸渍法制备高分散负载型催化剂——Ⅰ.Fe,Co,Ni负载型催化剂的制备和表征    吴世华,杨树军,王序昆

掺杂TiO_2光催化膜材料的制备及其灭菌机理    刘平,林华香,付贤智,孟春

Fephen/Y复合材料的制备、表征及其催化性能    范彬彬,李瑞丰,曹景慧,钟炳

超细镍基催化剂上CH_4-CO_2重整反应的性能Ⅰ.制备方法对催化剂结构和还原性能的影响    许峥,张鎏,张继炎,张军社

CO_2加氢合成甲醇的超细Cu-ZnO-ZrO_2催化剂的表征    丛昱,包信和,张涛,孙孝英,梁东白,田金忠,黄宁表

B_2O_3/ZrO_2催化剂在气相环己酮肟重排反应中的稳定性和再生性能    尹双凤,徐柏庆,朱起明

NiMn_2O_4纳米粉体微波烧结研究    王疆英;王学燕;

表面键联型TiO_2/SiO_2固定化催化剂的结构及催化特性    胡春;王怡中;汤鸿霄;

微乳技术在制备纳米催化剂方面的应用研究    张丹丹;郭士岭;陈宜良;詹予忠;徐军;

超临界流体技术在纳米催化剂制备中的应用    计伟荣;王建辉;

无机膜陶瓷支撑体研究进展    孙华叶,吕彤

β-胡萝卜素的应用及研究进展    颜秀花;王正武;王仲妮;

微乳法制备纳米催化剂的工艺和应用    余文学;

微乳液法在纳米催化剂制备中的应用及研究进展    朱静;李华峰;毛健;陈国需;涂铭旌;

纳米催化剂的制备和最新应用研究进展    张莺;

催化裂解甲烷制备一维纳米网状碳材料    裴海芹,崔兰,李海燕,乔亚莉,崔屾

纳米丝负载钯催化剂的制备及催化烯烃加氢性能研究    于建香;刘太奇;

高分散负载型超细粒子催化剂的制备及应用    张家伟,纪明艳,宫丽红

以聚合物为原料原位制备碳纳米管球的新方法    贺军辉;陈学成;

透明多晶尖晶石的制备及应用研究    雷牧云;黄存新;宋庆海;孙加林;

胺苯磺隆钠盐制备的研究    袁毅范;周洪斌;梁运;李华;

氧化铝功能纤维的制备及其应用    吕超;梁小平;高永扬;王剑臣;岳雪梅;辛少波;

酶法制备低聚木糖    苏移山;张晓元;朱希强;郭学平;凌沛学;

机械合金化法(Ag-Cu_(28))_(80)-In_x-Sn_(20-x)合金焊粉制备的研究    李良锋;丘泰;

离心造粒法制备生血微丸的研究    倪玲;李范珠;

柴胡皂苷b2对照品的制备研究    李军;姜华;张延平;王新胜;李晓明;尹卫平;王忠东;

保护-还原法制备纳米银粉    李先学;印万忠;韩跃新;

分子硫酸皮肤素的制备、理化性质及抗血栓活性的研究    谢继青;姬胜利;王凤山;崔慧斐;曹吉超;

纳米催化剂“水中取氢”    闫明星 王群 记者 姜雪松

新型纳米催化剂研制成功    江战

非石化原料合成1,2—丙二醇路线诞生    兰花

非石化原料合成1,2—丙二醇路线问世    玲玲

TCL“三大”突破助推冰洗    黄建红

清华大学与包头联合研发稀土材料    特约记者 呼跃军

筛选出两种杀灭病毒功效的纳米材料    吴珊珊 胡永峰

“世界屋脊”蕴藏丰富油气资源    杨建超

粮油储存品质判定规则    

水社区再战江湖    张畅

壳聚糖超细胶囊的制备及应用研究    刘文波

负载型纳米催化剂KF/Al_2O_3的制备及其应用研究    田丹碧

微胶囊红磷阻燃剂的制备、应用及阻燃抑烟机理研究    熊联明

杂萘联苯型聚芳醚腈(酮)及其磺化改性超滤膜研制    王国庆

海燕皂苷及其它活性物质的制备及其生物功能研究    郭承华

玫瑰黄链霉菌Men-myco-93-63活性组分的制备及相关基因克隆研究    邸垫平

模板法合成一维纳米管阵列    于开录

氢等离子体制备纳米硬质合金粉末的研究    傅磊

等离子体增强化学气相沉积制备碳纳米管及其表征    刘建伟

环境中微囊藻毒素的检测、提纯及其紫外光助催化降解的研究    冯小刚

过渡金属纳米催化剂制备及其催化甲烷裂解积碳活性的研究    李敏

过渡金属纳米催化剂制备及其催化甲烷裂解积碳性能考察    杨晓亮

空白罪状若干问题研究    潘永建

企业思想政治工作与企业文化建设的对接研究    袁中立

多元无机凝胶体系的制备、组成与结构研究    赵旭成

禽呼肠孤病毒半番鸭分离株单克隆抗体的制备    许秀梅

SHS法制备铁氧体材料的探索性研究    周丹丹

特细砂干混砂浆配制与性能研究    莫丹

纳米硒和硒化镉制备方法研究    史洪伟

司法权的载体研究    王子飞