Ni基催化剂上甲烷部分氧化制合成气

【摘要】： 本文考查了整体式Ni／Al_2O_3催化剂经中高温焙烧(300-800℃)后对于甲烷部分氧化反应的催化活性，并对催化剂进行了XRD，TPR表征。实验结果表明，在300-500℃范围内，随着焙烧温度的升高，活性组分同载体间相互作用的增强，这有助于提高活性组分的分散性，从而使得催化剂的活性随焙烧温度的升高而有所提高。但当焙烧温度在500-800℃范围时，焙烧温度的升高使得催化剂越来越难被还原，从而使得催化剂活性随着焙烧温度的升高而依次降低。故而500℃焙烧催化剂催化活性最佳。 本文对Ni／Al_2O_3催化剂进行了超高温焙烧(1200-1400℃)，考查了还原温度以及焙烧温度对催化剂催化活性的影响，并对催化剂进行了XRD表征。实验结果表明，催化剂经1200℃焙烧后，催化剂中的Ni物种基本上是以NiAl_2O_4形式存在，还原温度低于800℃，NiAl_2O_4不能被还原，催化剂活性很差，当还原温度达到800℃时，有部分NiAl_2O_4被还原为Ni~0，催化剂具有较高活性，当还原温度为900℃，NiAl_2O_4完全被还原，故而催化剂活性最佳。当焙烧温度在1200-1400℃范围内，随着焙烧温度的升高，NiAl_2O_4晶粒逐渐增大，使得NiAl_2O_4越来越难被还原。故催化剂在900℃还原后，其催化活性随焙烧温度的升高而依次下降。同时发现在Ni／Al_2O_3催化剂中添加La助剂后，可以抑制1200℃焙烧过程中NiAl_2O_4晶粒的长大，从而有效提高了催化剂的催化活性。 本文考查了Ni／CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3系列催化剂的催化活性及抗积碳性能，并对催化剂进行了BET，XRD，TPR，XPS表征。实验结果表明，由于Ni／CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3催化剂具有良好的Ni物种分散性以及大的比表面，从而对于甲烷部分氧化反应表现出良好的催化活性和抗积碳性能。随着Al含量的增加，催化剂中Ni物种同载体之间的相互作用逐渐增强，从而使得催化剂的抗积碳性能依次增强。 【关键词】：甲烷部分氧化 Ni/Al_2O_3 合成气 Ni/CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3 高温焙烧 积碳
【学位授予单位】：四川大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TE665.3
【目录】：

• 摘要2-4
• 英文摘要4-8
• 第一章 文献综述8-22
• 1.1 前言8-9
• 1.2 甲烷部份氧化制合成气的研究9-22
• 1.2.1 发展概况9-10
• 1.2.2 CH_4+O_2体系中存在的反应及其热力学分析10-11
• 1.2.3 反应器类型11-13
• 1.2.4 催化剂的研究13-18
• 1.2.5 反应机理18-20
• 1.2.6 论文构想20-22
• 第二章 实验总述22-26
• 2.1 催化剂样品的制备22
• 2.1.1 原料与试剂22
• 2.1.2 制备方法22
• 2.2 催化剂性能的评价22-23
• 2.2.1 气体22-23
• 2.2.2 反应装置23
• 2.2.3 积碳测试23
• 2.3 相关数据的处理23-24
• 2.4 催化剂的表征24-26
• 第三章 中高温焙烧对整体式Ni/Al_2O_3催化剂性能的影响26-31
• 3.1 焙烧温度对催化剂性能的影响26-28
• 3.2 焙烧温度对催化剂物相的影响28-29
• 3.3 焙烧温度对催化剂还原性能的影响29-30
• 3.4 小结30-31
• 第四章 超高温焙烧对Ni/Al_2O_3催化剂性能的影响31-44
• 4.1 还原温度的影响31-35
• 4.1.1 还原温度对催化剂活性影响31-33
• 4.1.2 不同温度还原后催化剂XRD表征33-35
• 4.2 焙烧温度的影响35-39
• 4.2.1 焙烧温度对催化剂活性影响35-36
• 4.2.2.不同温度焙烧催化剂XRD表征36-39
• 4.3 超高温焙烧La助剂的添加对Ni/Al_2O_3催化剂催化性能影响39-42
• 4.3.1 催化剂活性测试39-41
• 4.3.2 催化剂XRD表征41-42
• 4.4 小结42-44
• 第五章 Ni/CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3催化性能及抗积碳性能研究44-55
• 5.1 Ni/CeO_2-ZrO_2,Ni/CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3,Ni/Al_2O_3,三者催化性能及抗积碳性能的比较44-50
• 5.1.1.Ni/CeO_2-ZrO_2,Ni/CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3,Ni/Al_2O_3催化活性及积碳测试44-46
• 5.1.2.Ni/CeO_2-ZrO_2,Ni/CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3,Ni/Al_2O_3XRD及BET表征46-48
• 5.1.3.Ni/CeO_2-ZrO_2,Ni/CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3,Ni/Al_2O_3TPR和XPS表征48-50
• 5.2 Al含量对于Ni/CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3催化剂催化性能及抗积碳性能影响50-54
• 5.2.1 Ni/CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3催化剂组成及比表面测定50
• 5.2.2 Ni/CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3催化剂活性及积碳测试50-52
• 5.2.3.Ni/CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3催化剂XRD及TPR表征52-54
• 5.3 小结54-55
• 第六章 结论55-56
• 参考文献56-60
• 致谢60-61
• 硕士期间论文发表情况61-62

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