沼气干重整制氢Ni-Co双金属催化剂放大制备研究

【摘要】：社会的发展对能源的需求量越来越大,现今人类利用的主要能源仍旧是以煤、石油及天然气为主的化石燃料,其储量有限且在开采、加工及使用过程中已经给人类带来了严重的环境污染。所以,开发和利用可再生、环境友好的清洁能源是保持经济与社会可持续发展的最好途径。氢气作为良好的能量载体被认为是二十一世纪具有可再生性及环境友好性的主要能量来源之一,是未来化石能源理想的替代能源。 本文在实验室前期研制出了具有较好沼气重整制氢活性、抗积碳性和稳定性的粉末氧化铝及商业氧化铝球载体负载NiCo/La2O3催化剂体系的基础上,对该催化剂进行放大制备研究,考察了第二金属活性组分添加、载体粒径、制备规模以及浸渍批次对催化剂反应性能的影响,结果表明： 1)在Ni/La2O3-γ-Al2O3催化剂中掺入第二活性金属明显增强了催化剂中金属与载体的相互作用,一定程度上改进了催化剂的活性,改善了催化剂的抗积碳性,并且最优的催化剂应该是添加了Co的催化剂,即NiCo/La2O3-γ-Al2O3. 2)对1.5mm、2.5mm和3.5mm三种不同载体粒径催化剂的结构与性能的研究结果表明,随着催化剂粒径的增加,催化剂的活性会有一定程度的下降,其抗积碳性能也会有所减弱。考虑到工业应用条件及催化剂的性能下降程度,金属组分负载在粒径为3.5mm氧化铝球载体上的NiCo/La2O3-γ-Al2O3催化剂是可取的。 3)进一步使用过量浸渍法制备了5g、100g和200g制备规模的该体系催化剂,性能评价的结果表明,使用过量浸渍法将制备规模放大后具有一定的放大效应,但是随着放大规模的增加,催化活性下降并不明显,而且下降趋势逐渐减小,同时催化剂的抗积碳性能也没有明显下降。 4)用过量浸渍法制备了不同浸渍批次的催化剂,并考察了其对反应活性的影响,结果表明,随着浸渍批次的增加,催化剂的活性有一定程度的下降,但是随着浸渍批次的增加,其下降趋势是逐渐减缓的；同时随着浸渍批次的增加,其积碳速率也有一定程度增加,但其增加趋势也逐渐减缓。所以,过量浸渍法是适合用于该体系催化剂制备的方法。 【关键词】：沼气干重整 放大制备 制氢 过量浸渍法 积碳
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 前言9-11
• 第2章 文献综述11-24
• 2.1 氢能11-12
• 2.2 沼气的来源、性质与用途12-16
• 2.3 甲烷干重整催化剂16-22
• 2.3.1 活性组分16-18
• (1) 贵金属催化剂16-17
• (2) 非贵金属催化剂17-18
• 2.3.2 载体18-20
• 2.3.3 助剂20-21
• 2.3.4 制备及操作条件21-22
• 2.4 抗积碳性22-23
• 2.5 小结23-24
• 第3章 实验方法24-28
• 3.1 催化剂的制备24
• 3.1.1 球形NiCo/La_2O_3-Al_2O_3催化剂的制备24
• 3.1.2 粉末氧化铝负载NiCo/La_2O_3-γ-Al_2O_3催化剂的制备24
• 3.2 催化剂的表征方法24-25
• 3.2.1 热重-差示量热扫描24
• 3.2.2 BET比表面积及孔结构24
• 3.2.3 透射电子显微镜24
• 3.2.4 X射线衍射(XRD)24-25
• 3.3 催化剂的活性评价25-26
• 3.4 实验试剂26
• 3.5 实验仪器26-28
• 第4章 第二活性组分对Ni/LaAl甲烷重整催化性能与结构的影响28-35
• 4.1 催化剂的性能评价28-30
• 4.2 催化剂的XRD分析30
• 4.3 催化剂的TG-DSC分析30-32
• 4.4 催化剂的BET分析32-33
• 4.5 催化剂的H_2-TPR分析33-34
• 4.6 小结34-35
• 第5章 球形氧化铝负载Ni-Co双金属催化剂放大制备研究35-47
• 5.1 载体粒径对催化剂性能的影响35-38
• 5.1.1 催化剂的活性评价35-36
• 5.1.2 催化剂的TG-DSC分析36
• 5.1.3 催化剂的BET分析36-37
• 5.1.4 催化剂的XRD分析37
• 5.1.5 小结37-38
• 5.2 制备规模对催化剂性能的影响38-42
• 5.2.1 催化剂的活性评价38
• 5.2.2 催化剂的TG-DSC分析38-40
• 5.2.3 催化剂TEM分析40-41
• 5.2.4 小结41-42
• 5.3 浸渍批次对催化剂性能的影响42-46
• 5.3.1 催化剂的活性评价42-43
• 5.3.2 催化剂的TG-DSC分析43-44
• 5.3.3 催化剂的BET分析44
• 5.3.4 催化剂TEM分析44-45
• 5.3.5 小结45-46
• 5.4 本章小结46-47
• 第6章 结论与展望47-49
• 6.1 结论47-48
• 6.2 下一步工作的建议48-49
• 参考文献49-57
• 致谢57-58
• 附录58

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