首页 > 学术论文

CuO-M_xO_y催化剂在水煤气变换反应中的应用

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 22:08:17
热度:

CuO-M_xO_y催化剂在水煤气变换反应中的应用【摘要】:寻找低温高活性和高稳定性的水煤气变换反应催化剂是燃料电池商业化应用的关键技术之一。目前,传统的低温Cu-Zn系和高温Fe

【摘要】:寻找低温高活性和高稳定性的水煤气变换反应催化剂是燃料电池商业化应用的关键技术之一。目前,传统的低温Cu-Zn系和高温Fe-Cr系水煤气变换反应催化剂均不能满足燃料电池的要求。本文采用双功能变换催化剂,将CuO负载在CeO_2及Fe_2O_3载体上,通过对其制备方法、组分含量、氧化物掺杂改性等因素的考察,对催化剂从物理和化学性质上进行优化改良,从而获得具有低温高活性和高稳定性的水煤气变换反应催化剂。采用N_2物理吸附、X-射线粉末衍射(XRD)、H_2-程序升温还原(H_2-TPR)、透射电镜(TEM)、X光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射(UV-visDRS)等表征手段对催化剂进行了结构和物相分析,并与催化剂的活性结果相关联,得到一些具有理论意义与应用价值的结论。通过理论与实践的结合,制备出所需的低温高活性和高稳定性催化剂。 论文所得主要结果如下: 1.采用共沉淀法制备了CuO-CeO_2催化剂,优化了制备方法、CuO含量、H_2预处理温度及沉淀剂滴加方式等制备参数。结果表明:共沉淀法制备的20%CuO-CeO_2催化剂表现出相对较高的水煤气变换反应活性;并流沉淀剂可以进一步提高CuO分散度,降低催化剂的还原温度;H_2预处理可以使催化剂在反应前生成活性组分Cu~0和Cu~+,有利于水煤气变换反应的进行,但过度还原会破坏CuO与载体CeO_2的相互作用,对反应不利。 2.通过改变催化剂的组成,发现经500℃焙烧的50%CuO-Fe_2O_3和60%CuO-Fe_2O_3催化剂经200℃H_2还原处理后活性相对较好,在250℃时CO转化率分别可达52.8%和54.8%。Cu+和Cu~0的协同被认为是主要的活性组分,但CuO与载体之间的相互作用所产生的CuFe_2O_4物相对水煤气变换反应也有积极贡献。催化剂的活性与稳定性测试结果表明,过度还原会破坏CuO与Fe_2O_3之间的相互作用,导致活性下降;CuO-Fe_2O_3催化剂在反应30h后粒径明显增大,活性组分发生烧结,导致催化剂稳定性下降。 3.掺杂NiO、Al_2O_3、CeO_2等金属氧化物,可在一定程度上抑制CuO-Fe_2O_3催化剂颗粒的聚集与烧结,明显提高了催化剂的稳定性。2.5%Al_2O_3-CuO-Fe_2O_3催化剂不仅具有良好的低温活性,在250℃时CO转化率可达82%,而且在反应30h后没有发现活性下降,表现出良好的低温高活性和高稳定性。 【关键词】:氧化铜 氧化铈 氧化铁 氧化铝 铁酸铜 共沉淀法 水煤气变换反应
【学位授予单位】:烟台大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TQ426
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-9
  • 第一章 绪论9-17
  • 1.1 水煤气变换反应简介9-10
  • 1.2 水煤气变换催化剂研究进展10-12
  • 1.3 论文构思12-13
  • 参考文献13-17
  • 第二章 CuO-CeO_2催化剂在WGS反应中的应用17-34
  • 2.1 实验部分17-19
  • 2.1.1 CuO-CeO_2催化剂的制备17-18
  • 2.1.2 CuO-CeO_2催化剂的表征18-19
  • 2.1.3 CuO-CeO_2催化剂的活性评价19
  • 2.2 结果与讨论19-31
  • 2.2.1 制备方法的影响19-23
  • 2.2.2 CuO含量的影响23-27
  • 2.2.3 H_2还原温度的影响27-29
  • 2.2.4 滴加方式的影响29-31
  • 2.3 小结31-32
  • 参考文献32-34
  • 第三章 CuO–Fe_2O_3催化剂在WGS反应中的应用34-50
  • 3.1 实验部分34-35
  • 3.1.1 催化剂的制备34
  • 3.1.2 催化剂的表征34-35
  • 3.1.3 催化剂的活性评价35
  • 3.2 结果与讨论35-48
  • 3.2.1 载体的影响35-37
  • 3.2.2 CuO含量的影响37-40
  • 3.2.3 焙烧温度的影响40-43
  • 3.2.4 还原温度的影响43-44
  • 3.2.5 反应前后CF50催化剂的对比44-47
  • 3.2.6 CF50催化剂的稳定性47-48
  • 3.3 小结48
  • 参考文献48-50
  • 第四章 M_xO_y对CF50催化剂的改性50-63
  • 4.1 实验部分51
  • 4.1.1 催化剂的制备51
  • 4.1.2 催化剂的表征51
  • 4.1.3 催化剂的活性评价51
  • 4.2 结果与讨论51-61
  • 4.2.1 M_xO_y对CF50催化剂的影响51-54
  • 4.2.2 Al_2O_3含量的影响54-57
  • 4.2.3 Al_2O_3-CF50催化剂的稳定性57-61
  • 4.3 小结61-62
  • 参考文献62-63
  • 第五章 Cu基催化剂上水煤气变换反应机理与模型63-66
  • 参考文献65-66
  • 第六章 结论66-68
  • 致谢68-69
  • 作者简介69
  • 已发表和待发表文章目录69-70


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

低温水煤气变换催化剂的研究进展    张颖鹤;

铁系无铬(NBC-1)型CO高(中)温变换催化剂──工业生产应用研究(Ⅰ)    刁丽彤,石俊福,牟占军,张晓娜,金恒芳

铁铬系B113-2型高变催化剂上变换反应宏观动力学    刘全生,赵福军,牟占军,张前程,冷庆海,唐伟,陈超

清洁及氧修饰Cu(100)表面上水煤气变换反应的能量学    吴廷华,夏文生,汪海有,王仲权,张鸿斌,万惠霖,蔡启瑞

铁系高温变换催化剂上水煤气变换反应本征动力学的研究    刘全生,赵福军,牟占军,唐伟,冷庆海,陈超,金恒芳

中孔材料Cu-Zn-Al_2O_3的合成及其在CO水煤气变换反应中的应用    刘军生;

Cu(111)、Ni(111)和Pd(111)催化水煤气变换反应活性的反应能学分析    王贵昌,石全珍,杨作银,孙予罕,蔡遵生,潘荫明,赵学庄

水煤气变换反应动力学研究    张凤钗;

负载型钌/氧化物复合纳米粒子催化剂的制备和变换催化反应性能    王文宝;王海涛;杨平;

Pt/Ce_(0.6)Zr_(0.4)O_2催化剂在水煤气变换反应中的电导研究    毕亚东;徐恒泳;李文钊;

Cu/α-MoC_(1-x)低温催化水煤气变换反应(WGS)性能的研究    马宇飞;张少华;

水汽对机动车尾气净化过程的影响研究    王建强;沈美庆;王军;高继东;马杰;刘双喜;

ZrO_2和Nb_2O_5双助剂对Au/α-Fe_2O_3低温水煤气变换催化剂结构性能影响的研究    张凤利;郑起;

增塑剂富马酸二异辛酯的合成研究    刘雪艳;王永秋;

SO_4~(2-)/Al_2O_3型催化剂合成乙酸乙酯    徐静莉;孙国富;贺岩峰;

树脂类催化剂催化酯化反应研究进展    王坤;

担载纳米金催化剂合成方法研究进展    张鸿鹏;刘海超;

煤制天然气催化剂研究进展    裴婷;王宁波;高俊文;

脱铝USY负载杂多酸铯盐催化剂合成草莓酯的研究    袁超树;张富民;王军;任晓乾;

F掺杂的Bi_2WO_6光催化剂合成及光催化性能研究    付洪波;朱永法;陈建民;

扬子开发成功PTA催化剂合成新技术    郑宁来

孙世刚等人制备出罕见二十四面体铂纳米晶体    本报记者

纳米催化剂合成的重大突破者    林世雄本报记者 通讯员 李静

挑战技术难题推动产业升级    特约记者 张一峰 通讯员 陆彪

阿司匹林工艺创新渐趋活跃    张伦

阿司匹林:老产品期待新工艺    张伦

本报举办碳酸二甲酯及下游产品开发研讨会    谢昭萍

环保FX-01催化剂    王爱霞

为振兴国产轮胎助力    柏林 本报记者  孙春艳

稀土橡胶工业化试生产项目在独山子石化启动    陈莉薇

N-羟基亚胺类有机催化剂的设计及其催化氧化机理研究    陈可先

用于水煤气变换反应的大孔Pt/TiO_2和Pt/CeO_2催化剂的研究    梁皓

伯胺催化剂的设计、合成及在直接不对称羟醛反应中的应用    黄文波

基于氮杂六元环的有机催化剂的合成及其在不对称反应中的应用    田华

基于多金属氧酸盐的新型、绿色、可回收催化剂的合成及应用    赵伟

手性松香胺双功能硫脲催化剂催化的不对称反应研究    张义福

含多氢键给体的双功能氨基—硫脲催化剂在不对称反应中的应用    董秀琴

钯复合膜反应器中的水煤气变换反应与混合气体分离过程    王卫平

新型手性噻唑啉催化剂的合成及其在不对称催化中的应用    龚志勇

新型茂金属配合物的合成、表征及催化烯烃聚合反应研究    张磊

CuO-M_xO_y催化剂在水煤气变换反应中的应用    邹月

新的手性NOBIN催化剂的合成及L-异亮氨酸催化醛酮的不对称羟醛缩合反应的研究    李龙

强酸性离子交换树脂负载Fe~(3+)催化合成乙酸苄酯研究    蒋红芝

二苯甲酮合成工艺的绿色化    金超

纳米四氧化三铁:合成含氮杂环化合物的绿色有效催化剂    吕红艳

碳气凝胶的合成及在超级电容器电极材料中的应用    计亚军

聚对苯二甲酸丙二醇酯的合成与研究    王萍萍

基于导电陶瓷的燃料电池催化剂及耐久性研究    吕海峰

改性ZSM—5催化剂合成吡啶及其衍生物的研究    朱丹

基于α-氨基酸和糖的叔胺—硫脲催化剂的设计、合成及其在不对称共轭加成反应中的应用研究    普学伟