Ni基整体式甲烷部分氧化催化剂研究

【摘要】： 本论文采用固定床微型反应装置研究了γ—Al_2O_3，CeO_2，CeO_2—ZrO_2，CeO_2—ZrO_2／γ—Al_2O_3和CeO_2—ZrO_2—Y_2O_3／γ—Al_2O_3载体负载的Ni基整体式催化剂和颗粒式Ni基催化剂对甲烷部分氧化反应的反应性能，并用XRD，BET以及XPS等手段对催化剂进行了表征。结果表明，γ—Al_2O_3负载的Ni基整体式催化剂对甲烷部分氧化制合成气具有高活性和高选择性，加入La或Y助剂能有效地增加CO选择性。CeO_2—ZrO_2负载的Ni基整体式催化剂，反应性能以Ce／Zr为1时最佳。当混合载体的CeO_2—ZrO_2／γ—Al_2O_3为1：9时，CH_4的转化率，CO和H_2的选择性分别为97％，100％和97.5％，明显优于两种载体单独使用时的反应性能，表现出良好的协同作用。空速对反应性能的影响研究表明，在低空速下以生成CO_2，H_2和H_2O的副反应为主，高空速下生成CO和H_2的主反应占100％，揭示出甲烷部分氧化反应遵从直接氧化机理，CO_2是由CO氧化而成。甲烷部分氧化与二氧化碳重整耦合反应结果表明，在甲烷部分氧化与二氧化碳重整两个反应中，POM占很大的优势。XRD结果表明，镍在混合载体上分散均匀。Y_2O_3的加入阻碍了CeO_2-ZrO_2晶粒在焙烧过程中的生长和聚集。1000℃煅烧以后，样品的物相组成并无多大的变化。XPS结果表明，在反应过程中，Ni以Ni~0，Ni~(2+)和Ni~(3+)三种价态存在，表明在反应过程中镍可能存在一个各种价态的循环往复。 【关键词】：Ni 整体式催化剂 甲烷部分氧化 合成气
【学位授予单位】：四川大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：O643.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 1 引言7-19
• 1.1 本论文的目的和意义7-8
• 1.2 甲烷催化部分氧化制合成气的研究进展8-15
• 1.2.1 催化剂的研究8-10
• 1.2.2 反应条件对反应性能的影响10-11
• 1.2.3 反应机理11-13
• 1.2.4 催化反应活性中心13-14
• 1.2.5 CeO_2的结构和性质14-15
• 1.3 甲烷部分氧化反应的反应物、产物的化学吸附15-17
• 1.4 甲烷部分氧化与二氧化碳重整耦合反应研究17
• 1.5 本论文的研究内容17-19
• 2 实验部分19-23
• 2.1 原料与试剂19
• 2.1.1 催化剂制备用原料19
• 2.1.2 气体19
• 2.2 催化剂的制备19-20
• 2.3 催化剂性能的评价20-21
• 2.4 数据处理计算公式21
• 2.5 储氧材料的表征21-23
• 2.5.1 载体的比表面与孔结构的测定21-22
• 2.5.2 XRD表征22
• 2.5.3 XPS表征22-23
• 3 结果与讨论23-42
• 3.1 含γ-Al_2O_3载体负载的镍催化剂的反应性能23
• 3.2 含CeO_2载体负载的镍催化剂的反应性能23-24
• 3.3 混合载体负载的镍催化剂的反应性能24-27
• 3.3.1 不同比例的混合载体的反应性能24-25
• 3.3.2 在混合载体中Y_2C_3的添加对反应性能的影响25-27
• 3.4 反应条件对反应活性的影响27-33
• 3.4.1 温度对催化剂催化性能的影响27-29
• 3.4.2 原料气空速对催化剂反应性能的影响29-31
• 3.4.3 原料气组成对催化剂反应性能的影响31-33
• 3.5 反应时间的影响33
• 3.6 还原对催化剂的影响33-34
• 3.7 颗粒式催化剂的反应性能34-35
• 3.8 甲烷部分氧化与二氧化碳重整耦合反应35-37
• 3.9 催化剂的XRD表征37-38
• 3.10 催化剂的BET表征38-39
• 3.11 催化剂的XPS表征39-42
• 4 结论42-44
• 参考文献44-48
• 致谢48-50

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