首页 > 学术论文

纳米镍基催化剂用于甲烷裂解反应的研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:19:49
热度:

纳米镍基催化剂用于甲烷裂解反应的研究【摘要】:本文根据甲烷裂解过程中碳纤维的生长机理,设计并制备了具有高活性的纳米镍基催化剂。为调变活性组分Ni的晶粒大小,结晶程度及其与载体的相互

【摘要】:本文根据甲烷裂解过程中碳纤维的生长机理,设计并制备了具有高活性的纳米镍基催化剂。为调变活性组分Ni的晶粒大小,结晶程度及其与载体的相互作用,本文分别利用从Feitknecht母体结构出发的共沉淀法和从金属氧化物出发的反向浸渍法,得到了NiO结晶程度差别较大的Ni/Al2O3和Ni/SiO2系列催化剂。在两体系催化剂中分别引入少量铜,考查了铜对镍的调变作用。在管式反应器和热天平反应器中对所制备催化剂进行了甲烷裂解的活性评价,对甲烷催化裂解和纳米碳形成的反应机理及活性影响因素进行了探索。 利用TG/DTA表征了共沉淀法制备的Ni/Al2O3系列催化剂母体的煅烧,以及反向浸渍制备过程中Ni(OH)2的煅烧和浸渍后硅源的分解过程。利用XRD和TPR表征了所制备的Ni/Al2O3和Ni/SiO2系列氧化物的结构与还原特性。利用SEM,TEM和SAD表征了反向浸渍法制备的系列催化剂的颗粒形貌和结晶程度。研究表明,在本文的共沉淀条件下,得到了Feitknecht结构为母体的Ni/Al2O3催化剂,该结构煅烧得到以氧化镍晶格为骨架的混合金属氧化物,Al2O3对NiO晶粒存在高稳定作用和较强的相互作用。反向浸渍法得到的Ni/SiO2催化剂中NiO晶粒结晶度较高,SiO2作为结构助剂与NiO产生一定的相互作用,阻止了NiO的烧结。两体系中助剂铜的引入对NiO晶粒存在调变作用。一方面,铜的存在使催化剂的还原温度降低,另一方面,铜的引入改善了NiO的结晶程度。 在原位热天平中利用程序升温反应考查了所制备催化剂的积碳温区和最大积碳速率。在管式反应器中考查了所制备催化剂对甲烷裂解反应的活性和稳定性。结果显示,反向浸渍法制备的Ni/SiO2系列催化剂中,Ni(OH)2母体的煅烧温度对催化活性影响很大,高温煅烧使NiO晶粒过大,活性下降。低温煅烧并添加少量Cu助剂的75Ni-8Cu/SiO2和75Ni-15Cu/SiO2催化剂均高于共沉淀法制备的Ni-Cu/Al2O3催化剂,其中75Ni-8Cu/SiO2具有最大的积碳速率。700℃下75Ni-8Cu/SiO2具有很高的甲烷裂解催化活性,但是失活很快;75Ni-15Cu/SiO2催化剂初活性略低,但是稳定性好,最终积碳量最大。 对Ni/SiO2系列催化剂上生成的碳纤维进行SEM和TEM表征,结果显示,Ni/SiO2催化剂中Cu的加入使反应过程中Ni金属颗粒变形为近似于正六面体结构,晶粒长大到80~100 nm。TEM观察到Cu加入后催化剂上碳纤维的生长模式由顶端模式变为多方向章鱼状生长,碳层排布由鱼骨状变为平行排布。 【关键词】:甲烷裂解 碳纤维 镍催化剂 反向浸渍法
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:O643.3
【目录】:
  • 第一章 绪论9-22
  • 1.1 课题意义9-15
  • 1.1.1 氢气的应用9-11
  • 1.1.1.1 化学工业和炼油工业9
  • 1.1.1.2 能源9-10
  • 1.1.1.3 燃料电池10-11
  • 1.1.2 氢气生产现状11-13
  • 1.1.3 甲烷催化裂解制氢概述13-15
  • 1.1.3.1 作为制氢工艺的优越性13-14
  • 1.1.3.2 副产纳米碳材料14-15
  • 1.2 课题研究现状15-21
  • 1.2.1 催化剂研究15-18
  • 1.2.1.1 甲烷裂解反应对催化剂的要求15-16
  • 1.2.1.2 以FC化合物为母体的Ni/Al2O3催化剂16-17
  • 1.2.1.3 高负载量的Ni/SiO2催化剂的制备17-18
  • 1.2.1.4 催化剂失活18
  • 1.2.2 甲烷催化裂解反应机理18-21
  • 1.2.2.1 反应历程18-20
  • 1.2.2.2 体相扩散的推动力20-21
  • 1.3 本文的研究思路和工作内容21-22
  • 1.3.1 研究思路21
  • 1.3.2 本文主要工作21
  • 1.3.3 本文的创新点21-22
  • 第二章 催化剂的制备与表征22-42
  • 2.1 前言22-23
  • 2.1.1 制备过程对催化剂活性的影响22
  • 2.1.2 催化剂组成及制备方法的确定22-23
  • 2.2 实验条件23-26
  • 2.2.1 催化剂的制备23-25
  • 2.2.1.1 共沉淀法制备Ni-Cu/Al2O3催化剂23-24
  • 2.2.1.2 反向浸渍法制备Ni/SiO2系列催化剂24-25
  • 2.2.2 催化剂表征25-26
  • 2.2.2.1 热重和差热分析25
  • 2.2.2.2 程序升温还原25-26
  • 2.2.2.3 X-射线粉末衍射分析26
  • 2.2.2.4 透射电境和选区电子衍射分析26
  • 2.2.2.5 扫描电境分析26
  • 2.3 结果与讨论26-40
  • 2.3.1 TGA/DTA研究26-30
  • 2.3.1.1 共沉淀制备的催化剂母体的TGA/DTA研究26-28
  • 2.3.1.2 反向浸渍法制备过程的TG/DTA研究28-30
  • 2.3.2 XRD研究30-34
  • 2.3.2.1 Ni/Al2O3系列催化剂母体30
  • 2.3.2.2 Ni/Al2O3系列催化剂氧化物30-32
  • 2.3.2.3 Ni/SiO2系列催化剂32-33
  • 2.3.2.4 高温煅烧后的Ni/SiO2催化剂33-34
  • 2.3.3 TPR研究34-38
  • 2.3.3.1 Ni/Al2O3系列催化剂34-35
  • 2.3.3.2 Ni/SiO2系列催化剂35-37
  • 2.3.3.3 Ni-Cu/SiO2系列催化剂37-38
  • 2.3.4 Ni/SiO2系列催化剂的形貌研究38-40
  • 2.3.4.1 NS1(250)催化剂38-39
  • 2.3.4.2 NS1(450)催化剂39-40
  • 2.3.4.3 75Ni-8Cu/SiO2催化剂40
  • 2.4 本章小结40-42
  • 第三章 甲烷催化裂解反应评价42-58
  • 3.1 实验条件42-45
  • 3.1.1 气源42
  • 3.1.2 固定床甲烷裂解反应评价42-43
  • 3.1.2.1 设备参数42
  • 3.1.2.2 操作步骤42-43
  • 3.1.3 热天平反应评价43-45
  • 3.1.3.1 设备参数43-44
  • 3.1.3.2 操作步骤44-45
  • 3.2 结果与讨论45-57
  • 3.2.1 Ni/Al2O3系列催化剂程序升温积碳45-46
  • 3.2.2 Ni/SiO2系列催化剂程序升温积碳46-49
  • 3.2.3 Ni/SiO2恒温反应结果49-53
  • 3.2.3.1 甲烷流速对反应转化率的影响49-50
  • 3.2.3.2 反应温度对甲烷转化率的影响50-52
  • 3.2.3.3 不同催化剂活性对比52-53
  • 3.2.4 碳纤维的表征53-57
  • 3.2.4.1 NS1(250)催化剂53-55
  • 3.2.4.2 75Ni-8Cu/SiO2催化剂55-57
  • 3.3 本章小结57-58
  • 第四章 结论58-60
  • 参考文献60-65
  • 硕士期间发表论文情况65-66
  • 致 谢66


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

担载铜镍催化剂氢溢流现象的TPR研究    张文忠,丁时鑫,殷元骐

多相催化中的溢流现象及其应用    周力,吴肖群,吕德伟

质子交换膜燃料电池阳极电催化剂CO中毒机理    刘明义,何源清,毛宗强,谢晓峰

二氧化硅担载铜系催化剂上异丁烯与甲醛缩合一步生成异戊二烯的研究    张文忠,丁时鑫,殷元骐

中科院大连化物所质子交换膜燃料电池用抗CO电催化剂的研究(英文)    衣宝廉,俞红梅,侯中军,林志银,张锦新,明平文,张华民

多相催化中的溢流现象及其应用    周力,吴肖群,吕德伟

制备方法和助剂对贵金属铱催化剂还原性质的影响    王燕玲,储伟,张涛,孙孝英

甲烷分步重整制氢催化剂研究进展    郑文涛;李金刚;吴昊;刘淑琴;

Cu-ZnO-Al_2O_3-ZrO_2/HZSM-5催化剂上CO_2加氢合成二甲醚    王康军;马晓然;吴静;

Catalytic decomposition of CH_4 over Ni-Al_2O_3-SiO_2 catalysts:Influence of pretreatment conditions for the production of H_2    Jangam Ashok;Gangadhara Raju;Padigapati Shiva Reddy;Machiraju Subrahmanyam;Akula Venugopal;

纳米复合Ni/ZrO_2催化剂上CH_4分步重整制氢反应的研究    刘红梅;杨晓娟;徐柏庆;

质子交换膜燃料电池抗CO电催化剂及电极结构的研究    侯中军

镍基催化剂上甲烷裂解反应的研究    李勇

氨分解制氢与钯膜分离氢的研究    张建

流化床中甲烷裂解制氢过程研究    刘少文

镍基和铁基催化剂上甲烷催化裂解反应的研究    李斗星

铂—钌电催化剂中助剂钌的形态及稳定性研究    马俊红

几个化学储氢材料中缺陷形成、扩散和H_2解离的第一原理研究    王建川

Mn_xO_y、TiO_2改性对CuO/γ-Al_2O_3催化剂结构及催化性质的影响    李珊珊

甲醇燃料电池阳极催化剂的研究    陈先学

从废弃镍氢电池中回收有价金属的研究    刘冰

新型微纤结构化Ni基复合催化剂的氨分解制氢    王红

纳米钌催化剂对大豆油加氢的催化性能研究    许彬彬

抗SOX、NOX中毒Pt_nMo_m体系的DFT研究    夏美荣

从镍氢二次电池正负极废料中回收镍钴稀土技术研究    夏李斌

废旧镍氢电池中镍钴回收工艺的研究    杨志远

分子筛体系的氢溢出效应    李晓燕,盛太成,杨孔章

MoO_3和α-Sb_2O_4相间氧溢流行为的研究    赵德华,潘荫明,臧雅茹,赵学庄

担载铜镍催化剂氢溢流现象的TPR研究    张文忠,丁时鑫,殷元骐

程序升温甲烷裂解反应的研究    刘光明;邱发礼;郭慎独;

甲烷裂解积炭过程中碳纤维的编织    曹磊,陈久岭,李永丹

镍基催化剂在食用油脂氢化中性能研究    胡涛,周伟,金叶玲,吴康胜

高效镍基氨分解催化体系中载体作用的研究    王晓光;韦永德;张建;徐恒泳;李文钊;

α-Ni/γ-Al_2O_3催化剂催化一氧化碳甲烷化反应的研究    马胜利;谭猗生;张清德;韩怡卓;

低镍甲烷化催化剂中镍和氧化镧的分散研究    沈岳年;郭清松;张立;锡林;

苯中硫在Ni/ZnO催化剂上加氢吸附脱除的研究    唐明兴;李学宽;吕占军;葛晖;周立公;

负载型镍催化剂催化性能研究    邓存,谢鸿芳,黄炎琳,童迅

Ni/TiO_2-Al_2O_3裂解汽油一段选择加氢催化剂的研究    田永亮;任志鹏;张谦温;

甲烷-CO_2制取合成气研究现状评述    师江柳,张继炎,张鎏

高容碳量Ni-Cu-Al_2O_3催化剂催化甲烷裂解制氢研究    陈龙;李顺清;杨柯利;邹国军;张三兵;王晓来;

纳米复合Ni/ZrO_2催化剂上CH_4分步重整制氢反应的研究    刘红梅;杨晓娟;徐柏庆;

氢气还原对Co/Cu/Al_2O_3甲烷裂解催化剂的影响    柳泉润;李永丹;

分子筛负载TiO_2光催化剂的制备及性能研究    吴艳林;胡芸;韦朝海;

不同生物玻璃添加量对多孔HA陶瓷微观形貌的影响    吕迎;李慕勤;杨涵崧;

紫外拉曼光谱研究Ni掺杂的TiO_2相变    张静;徐倩;李美俊;冯兆池;李灿;

纳米铁催化剂制备及裂解甲烷生长小直径碳纳米管    陈理;张强;骞伟中;魏飞;凌晨;汪展文;

玻璃钢喷射成型工艺    王勇祥;邱桂杰;

原位XRD跟踪甲烷裂解反应过程研究    吴玉秀;李永丹;张娜;

新型甲烷化催化剂的研究    张文胜;戴伟;王秀玲;王红亚;

创造持续动力开发全新材料    李永丹

蛇酒    杨华

替代农药是怎样选出来的?    江娜

连续纤维增强热塑性塑料新技术    叶鼎铨

从阻燃剂的应用看防火特种纸的发展    吴舒拉

中药有效成分的提取方法有哪些    

中药药剂学--浸提与纯化(一)    

昌化鸡血石的辨伪    国声

治疗果树腐烂病七法    晓志

搽剂外用治疗牛皮癣    丁芙蓉 兰玉英

镍基催化剂上甲烷裂解反应的研究    李勇

甲烷化镍催化剂等离子体处理制备研究    施鹏

低Ni载量六铝酸盐催化剂上甲烷和二氧化碳重整制合成气反应研究    张轲

镍基催化剂上甲烷临氧二氧化碳重整制合成气及其反应机理的研究    郭建忠

介孔分子筛组装碳化钼和磷化镍催化剂的制备及其催化性能研究    吴平易

高分散负载型金属催化剂的制备及其加氢性能研究    冯俊婷

流化床中甲烷裂解制氢过程研究    刘少文

钛酸铋钠基铁电薄膜的制备及相关刻蚀工艺的研究    王卓

负载型纳米催化剂KF/Al_2O_3的制备及其应用研究    田丹碧

陶瓷膜分离对氨基苯酚生产中镍催化剂的研究    金珊

纳米镍基催化剂用于甲烷裂解反应的研究    曹磊

Au-Ni/γ-Al_2O_3催化剂在CO_2/CH_4重整反应中抗积炭性能研究    程华艺

甲烷裂解高效催化剂制备    张志

固体碳在流化床反应器内甲烷裂解制氢过程中活性的研究    贺苗

纳米碳管的制备及表征    周玉红

磷化镍催化剂的制备及催化加氢性能    刘青

层状前驱体法高分散镍催化剂的制备及其裂解汽油加氢性能研究    王媛

熔融盐中NiO氧载体部分氧化甲烷制取合成气的试验研究    张翅远

铈基复合氧化物制备及其部分氧化甲烷制合成气性能研究    李孔斋

介质阻挡放电等离子体制备甲烷二氧化碳重整反应镍催化剂的研究    华维