一、车载制氢低温变换催化剂(论文文献综述)
张晓[1](2018)在《碳化钼基复合纳米材料的结构设计及性能研究》文中研究表明碳化钥是碳原子插入母体金属的晶格后形成的一种间充型化合物。碳原子的插入修饰了母体金属钼的d带特性,赋予其类贵金属的性质。从基本的加氢脱氢反应到电催化反应,碳化钥均展现出类似于贵金属甚至超越贵金属的催化性能;同时,基于碳化钼独特的表面性质,其与活性金属间存在非常强的相互作用,实现对活性金属尺寸、形貌、电子状态的精细调控。本论文突破氧化物载体负载金属的传统设计思路,立足于金属与碳化钼间较强的相互作用及电子调变作用,设计合成新型金属/碳化钼界面催化材料,通过多种原位表征技术及理论计算模拟方法详细研究了不同碳化钥晶相对金属中心的分散和稳定机制,以及探讨了该催化体系在多种反应中的催化性能。本论文的主要内容如下:(1)基于过渡金属碳化物热稳定性好且与被分散金属有较强相互作用的特点,有效构建了立方相α-MoC基底负载层状Au纳米团簇的新型界面催化剂,其在水煤气变换反应中具有优异的催化性能.:将反应温度大幅降低至120℃,近真实反应条件下,反应活性高达0.62molCO/molAu/s,较文献报道结果提升了二十余倍;同时,催化剂具有优异的稳定性,经过143h的反应过程,总的转换数(TTN)高达384,500 molco/molAu;结构表征发现,其独特的结构特征主要归因于Au与立方相α-MoC基底间非常强的相互作用,Au的电子状态得到载体有效调变,从而形成缺电子中心,保证了催化剂的结构稳定性,即使经历高温活化过程(700 ℃),催化剂的结构仍可得到有效保持;机理研究表明,立方相α-MoC基底优异的解离H20的能力以及二维层状Au团簇与α-MoC基底构建的有效界面是Au/α-MoC催化剂具备优异WGS催化性能的关键;两者的高效协同构建了新的低温产氢体系,为氢能经济的推广以及氢气纯化过程提供了新的思路。(2)将碳化钼负载贵金属的研究扩展到非贵金属,探索并提出了经一步碳化过程合成纯α-MoC负载Cu、Ni、Co、Ag等非贵金属催化剂的有效制备路径。以Cu改性碳化钼材料为研究对象,研究发现Cu前体(CuO、CuMoO4或是Cu纳米粒子)和Mo前体(MoO3、MoO2或MoOxHy)的不同是合成Cu/MoCx催化剂含有不同碳化钼晶相的关键;并详细考察了不同碳化钼晶相对负载金属中心的调控及对催化剂水煤气变换反应性能的影响。面心立方相α-MoC比例越高的Cu/MoCx催化剂展现出越高的WGS反应性能,Cu/α-MoC催化剂具有最高的WGS催化性能,150 ℃时即可达到31.0 μmolCO/gcat/s的反应速率,远高于文献报道的传统氧化物载体负载的铜基催化剂。结构表征及相关机理研究发现,不同晶型碳化钥载体上活性金属铜的分散状态不同,纯的α-MoC载体上金属Cu的粒径最小,得益于高分散金属Cu优异的CO活化能力以及α-MoC基底优异的解离水的能力,使Cu/α-MoC催化剂表现出最高的WGS催化性能。(3)将碳化钼对金的稳定作用机制拓展到碳化钼稳定铜,成功制备了 Cu/β-Mo2C催化剂,并将其应用于逆水煤气变换反应中,以期有效解决传统氧化物载体负载的铜基催化剂极易热烧结的难题。β-Mo2C载体独特的表面性质能够有效地分散和锚定活性金属铜。1wt%Cu/β-Mo2C催化剂中铜的分散度高达61.8%,其表现出优异的RWGS催化性能,300 ℃ 反应速率为 73.0μmolCO2/gcat/s,600 ℃ 反应速率可达 477.0μmolCO2/gcat/s,远高于文献报道的传统氧化物载体负载金属Pt或是Cu的催化剂;即使经过40 h的高空速高温(WHSV = 300,000ml/g/h;T=600℃)的反应过程,催化剂的结构以及金属铜的分散度并未出现明显变化。研究表明,β-Mo2C与Cu之间形成强的电子相互作用,有效锚定了金属铜,防止其在高温的聚集和长大;同时,铜-碳化钼界面的构建可有效活化和解离CO2和H2,降低反应过程中各基元步骤的反应能垒,促进反应的高效进行。(4)探索并合成了立方相α-MoC催化剂,其在酸性以及碱性介质中均表现出优异的电解水析氢活性以及稳定性;并以降低贵金属Pt的用量为目标,设计制备了性能优良的Pt/α-MoC催化剂,其以1/7的铂载量获得了超越商用20%Pt/C催化剂的HER活性,并且在酸性和碱性介质中具有较好的稳定性;经研究证明,α-MoC基底与Pt之间具有非常强的相互作用,从而调变了 Pt的分散状态(单原子Pt和Pt纳米粒子),较好地锚定Pt,提高了 Pt的利用率,有效地降低了 Pt的用量。该研究探索了一条商用铂基电催化材料新型替代品的有效制备策略,有望为产氢工艺的发展提供可靠的材料选择。
袁洪友[2](2017)在《草浆黑液新型碱回收及其碱金属催化重整生物质燃气制备富氢气体研究》文中研究表明以热解气化等热化学转化技术替代直接焚烧是国内外有机废弃物处理的重要发展方向之一,农林生物质气化技术应用已在世界范围内进入了商业示范阶段,然而该技术的盈亏平衡受到原料成本与政府补贴的强烈影响。为了降低生物质废弃物气化燃气燃烧烟气的颗粒物、PAHs排放,以及提高燃气的附加值,有必要对粗燃气进行深度除尘除焦以及组分调变处理,其中焦油去除始终是生物质燃气净化的核心问题。制浆黑液是一类特殊的生物质原料,具有含水高、含钠高、黏度大等属性,草浆黑液还具有硅含量高的特性。本文以我国存量较多的碱法麦草浆黑液为研究对象,以高附加值利用为宗旨探索新型的草浆黑液处理工艺,主要研究思路为:制浆化学品回收方面以热解浸取、电解、直接苛化等新型概念替代或弥补传统的燃烧-熔融-溶解-石灰苛化过程;能源回收载体以制取富氢气体替代传统的蒸汽产品。主要研究内容包括:(1)草浆黑液主要物化性质分析测试方法的优化。(2)考察草浆黑液半焦浸取法碱回收特性。(3)考察未除硅和除硅黑液直接苛化过程的NaOH回收特性,分析硅对直接苛化过程NaOH回收特性的影响及硅在水解固液产物中的分布。(4)基于吉布斯自由能最小化法对黑液直接苛化气化制取富氢气体进行热力学平衡分析。(5)以直接苛化所得碱金属钛酸盐为催化剂,利用间歇固定床产生的含焦油生物质粗燃气对其重整制取富氢气体的活性进行评价。(6)利用连续螺旋热解器产生的组成相对恒定的生物质燃气继续对碱金属钠和钾钛酸盐的催化活性和稳定性进行分析。全文结论如下:(1)热解半焦浸取法可以有效回收黑液制浆化学品,总碱得率与燃烧法持平或稍高。(2)约占黑液总硅含量40%的硅元素以不溶性硅酸盐的形式留存于浸取炭粉中,因此热解半焦浸取绿液与灼烧绿液相比其二氧化硅分布明显较少,也即浸取绿液中碳酸钠与硅酸钠之比较高。(3)当采用TiO2作为直接苛化剂时,TiO2可与硅形成Na2O·TiO2·SiO2等三元化合物,这一特性导致硅在直接苛化水解固相产物中累积和直接苛化剂的消耗;当采用NT3作为直接苛化剂时则不会形成类似化合物,几乎所有硅元素进入水解液相。由于直接苛化工艺运行过程主要采用NT3,TiO2仅在起始时使用,因此草浆黑液应用直接苛化技术不存在较大障碍,但除硅有利于提高NaOH得率。(4)由于碱金属具有较强的催化作用,因此黑液气化体系相比生物质气化,产气组成更加接近化学平衡。黑液气化的产气的H2/CO可达到或超过1.0,且CH4含量较低,而生物质气化由于产气组成一般未达到平衡组成,H2/CO普遍仅为0.5左右,CH4含量较高。(5)在NT3直接苛化、水碳摩尔比00.226、反应温度1100 K和1200 K等条件下,草浆黑液常压空气气化自热运行时的气化效率约为62%(1100 K)和56%(1200 K),产气热值约为3.03.5 MJ/Nm3,气体产率约为2.0 Nm3/kg。直接苛化反应的能耗与石灰苛化循环基本相同,约相当于黑液固形物发热量的10%。(6)钛酸钠催化剂具有良好的抗积碳能力,通过水汽变换、甲烷重整等反应大幅提高重整气体H2得率,H2/CO从原料气中的0.25左右提高至1.82.0,而石英砂裂解气对提升H2/CO没有作用。N4T5主要通过促进水汽变换反应提高H2得率,而NT3具有较强的CH4水蒸气催化重整能力。钛酸钾催化剂KT2呈现出与N4T5相似的催化重整活性,在提高H2得率的机理方面亦具有相似性,即主要通过促进水汽变换反应发生作用。(7)所考察的催化剂中,催化活性顺序为N4T5≈KT2>NT3>>石英砂。N4T5在使用过程中存在钠元素飞失现象,并逐步向NT3转变,而后者的晶体结构属性使其钠原子不易飞失,因此N4T5的稳定性低于NT3。(8)除少量二甲苯、萘及其衍生物、联苯烯、蒽等难降解化合物外,其他焦油组分通过碱金属钛酸盐催化剂床层后均得到有效裂解,850°C下N4T5催化200 g-焦油/Nm3-粗燃气的焦油转化率可达99%。全文主要创新点包括:(1)阐明了热解浸取、直接苛化等非传统碱回收过程中硅元素在碱液中的分布规律及其机理。(2)得出了草浆黑液直接苛化气化工艺自热运行的理论工况并且明晰了黑液通过气化制取富氢气体的潜力。(3)证实了碱金属钛酸盐催化剂对于生物质粗燃气具有良好的催化重整脱除焦油和组分调变制取富氢气体的作用。
闫江[3](2014)在《水热合成法制备铂基催化剂在水煤气变换反应中的研究》文中研究表明水煤气变换(Water-gas shift,WGS)反应是燃料电池制氢系统中的一个重要环节。传统的WGS反应催化剂不适用于燃料电池移动制氢过程中苛刻的操作要求。负载型贵金属(如Pt,Au等)催化剂是目前新型WGS催化剂的研究热点。可还原氧化物载体(如CeO2和TiO2)负载的贵金属催化剂中存在金属载体相互作用,载体的粒径尺寸,氧化还原性能甚至形貌对于WGS反应活性影响很大。本文通过水热合成法制备了微观形貌为纳米棒、纳米立方体和纳米多面体的CeO2载体,表征了三种CeO2载体的晶体结构和氧化还原特性。首次以原位合成的方式引入活性组分,通过水热合成法制备了低负载量的不同微观形貌的Pt/CeO2催化剂,形貌分别为纳米棒、纳米立方体和纳米多面体。利用XRD、FTIR、BET、TEM、ICP等手段对三种Pt/CeO2催化剂进行了表征,并考察了它们在模拟水煤气体系中的WGS反应催化活性和载体效应,发现微观形貌为纳米多面体的Pt/CeO2催化剂对WGS反应具有最高的催化活性,并且可以有效地抑制甲烷化副反应。
王高伟[4](2013)在《碳化钼基催化剂上低温水煤气变换反应的研究》文中研究说明过渡金属碳化物作为一种新型的催化材料在众多反应过程中表现出类似贵金属的催化活性,从而受到了广泛关注。水煤气变换反应是工业制氢的重要组成部分。本组之前的结果表明,通过程序升温还原方法制备的Mo2C以及负载贵金属的Pt/Mo2C催化剂具有优异的低温变换反应活性。本文针对负载型Mo2C催化剂、碱金属添加对Mo2C和Pt/Mo2C活性的影响和Mo2C在变换反应中的稳定性展开研究。本文考察了负载型Mo2C/Al2O3催化剂以及负载贵金属的Pt-Mo2C/Al2O3催化剂的制备、表征以及活性评价。通过等体积浸渍的方法,将钼酸铵浸渍到Al2O3。再通过程序升温的方法制备了Mo2C/Al2O3。另外通过湿法浸渍的方法制备了不同Pt负载量的Pt-Mo2C/Al2O3催化剂。通过使用物理吸附、X射线吸收光谱(XAS)、X射线衍射(XRD)、CO化学吸附和程序升温脱附(COchemisorption和TPD)、扫描透视电镜(SETM-XEDS)等表征手段对Pt-Mo2C/Al2O3、Mo2C/Al2O3和Pt/Al2O3催化剂的结构进行了详细的表征并且评价了各催化剂在变换反应中的活性。Al2O3上Mo2C的存在能够促进Pt在其表面的吸附。Pt-Mo2C/Al2O3的活性远高于相近Pt含量的Pt/Al2O3催化剂。例如,3.8wt%Pt-Mo2C/Al2O3催化剂在240°C的转化频率(0.81s-1)高出Pt/Al2O3的转化频率(0.007s-1)两个数量级。Pt-Mo2C/Al2O3和Pt/Mo2C催化剂的活性随着Pt的负载表现出了相同的趋势。Pt-Mo2C/Al2O3体系上Pt选择性负载于Mo2C颗粒上并且具有相互作用,此作用改变了Pt的化学性质,因此导致了Pt在Pt-Mo2C/Al2O3和Pt/Al2O3上不同的化学吸附性质。以高比表面积的SiO2为载体,制备了负载型Mo2C/SiO2和Pt-Mo2C SiO2催化剂并用于变换反应。同样通过各种表征技术和方法对催化剂的结构和活性进行了考察。结果发现:在负载量为16.9和29.0wt.%的Mo2C/SiO2上,Mo2C颗粒粒径分布较窄,并且大部分颗粒在1-2nm之间。两种催化剂上单位重量的Mo2C具有相近的催化活性,并且高于未负载型Mo2C。通过湿法溶液浸渍后,负载了贵金属Pt。4.2wt.%Pt-16.3wt.%Mo2C/SiO2上Pt的粒径分布在5-10nm左右。和Al2O3上负载的Pt-Mo2C催化剂相比,Pt颗粒的形态没有明显的变化。Pt颗粒的组成分析结果表明,Pt和Mo2C之间紧密接触,具有较强的相互作用。这种相互作用同样提高了Pt的催化活性。通过过量浸渍的方法,在Mo2C和Pt/Mo2C催化剂上负载了碱金属K和Na。本章对催化剂进行了表征,并且比较了K/Mo2C、Na/Mo2C、Pt/Mo2C和Na-Pt/Mo2C之间的活性。碱金属的添加减少了催化剂的比表面积和化学吸附量,同时也降低了催化活性。在文献报导的结果中,碱金属物种的添加能够改善部分载体活化水的能力,例如A2O3和TiO2,从而提高了催化剂的变换反应活性。由于Mo2C活化水的能力高于碱金属物种,碱金属的添加覆盖了Mo2C的活性位和Pt-Mo2C之间的界面,从而导致了Mo2C和Pt/Mo2C催化剂活性的下降。另外本文制备了高比表面积的Mo2C催化剂(120m2/g),该催化剂在变换反应中具有和工业催化剂Cu/Zn/Al2O3相当的活性但失活速率较快。失活后的Mo2C的体相结构没有发生变化,因此失活主要在Mo2C的表面进行。本章比较了Mo2C在各反应组分中(H2、N2、H2O、CO和CO2)的失活。H2O在Mo2C表面上的活化生成了氢气和氧物种,氧物种在活性位上的不断累积造成了活性位减少从而导致失活。含碳物种在反应后的Mo2C中也被观测到但不是失活的主要原因。本章同时对Mo2C的再生条件也进行了考察分析,Mo2C在H2中240°C下还原5h即可恢复部分活性。
马宇飞[5](2012)在《碳化钼在低温水煤气变换反应中的催化性能研究》文中研究表明水煤气变换反应(WGS, CO+H2O=CO2+H2, kJ/mol)能够有效的使等量的CO与H20反应,转变成C02和H2,因此水煤气变换反应在制氢工业中有着广泛的应用。近年来,随着质子交换膜燃料电池(PEMFC)技术的飞速发展,低温水煤气变换反应又有了新的应用背景。CO可以使质子交换膜燃料电池中的Pt电极发生不可逆的毒化,水煤气变换反应可以降低重整气中的CO浓度,同时增加H:的含量,因此低温水煤气变换反应再次成为研究热点。本论文采用程序升温反应法制备了P-Mo2C、;α-MoC1-x、金属改性碳化钼催化剂,考察了碳化钼催化剂在水煤气变换反应中的催化活性和稳定性,并用XRD、BET、CO Chemisorption等表征方法对催化剂进行了表征,主要研究内容和实验结果如下:1.预处理气氛和温度对P-Mo2C催化WGS反应活性有明显影响:15%CH4/H2气氛中在500℃-700℃温度区间预处理的催化剂活性明显高于H2气氛中处理的催化剂活性;而原位合成后未经任何钝化处理p-Mo2C催化剂的WGS反应活性最高。通过XRD、 CO Chemisorption、 H2-TPSR、15%CH4/H2-TPSR等表征结果表明:在15%CH4/H2气氛中预处理催化剂可使钝化后的β-Mo2C再次碳化,故催化剂活性提高。2.采用两段法制备了α-Moc1-x催化剂,考察了其在WGS反应中的催化活性,并与β-Mo2C催化剂相比较表明:原位合成α-MoC1-x催化剂低温活性高于原位合成β-Mo2C催化剂,但稳定性较差。结合XRD、BET、H2-TPR表征结果表明原位合成α-MoC1-x催化剂失活的原因包括催化剂的表面氧化和比表面积缩小。3.程序升温碳化过程中不同金属的加入导致最终碳化钼的晶型不同,其中金属Ni、Co、Fe添加的碳化钼的晶型为p型;而Cu和Au改性的碳化钼的晶型为α型。结合碳化过程中TPRe和XRD结果表明,这种晶型的不同应该与氧化物前驱体在碳化过程中能否形成MoOxCy中间物种有关。其中3%Au/a-MoC1-x催化剂有最好的低温WGS反应活性,在反应温度为150℃时,CO转化率达到100%,并且Au的加入使得催化剂的稳定性有了明显提高。
彭昂[6](2011)在《kW级燃料电池热电联产系统中天然气重整制氢体系的研究》文中指出天然气是继煤炭、石油之后的第三大能源,具有清洁、高效、优质的特点。近年来,天然气在我国能源体系中的比重越来越大,天然气的合理、高效利用问题亟待解决。燃料电池是公认的21世纪高效、节能、环保的发电方式之一,氢能是这种先进技术的理想动力源。将小型天然气制氢装置和质子交换膜燃料电池集成实现发电和供热的热电联产技术,实现了能源的梯级利用,很大提高了天然气的利用率。本论文以kW级燃料电池热电联产系统中天然气重整制氢体系为研究对象,设计了适用于kW级燃料电池系统的工艺流程,基于Aspen Plus化工模拟软件平台,建立了流程模型并进行模拟。考察了进料温度,水碳比(S/C),氧碳比(O/C)对系统热效率,发电效率,氢气及热水产量的影响。分析表明,采用自热重整的制氢方法时,当进料温度在450℃500℃之间,S/C=1.752.0,O/C=0.5为系统较为合理的操作参数。研发了一种集成式重整制氢反应器。集成式重整反应器是整个制氢系统的核心设备,集原料预热与过热、燃烧、重整反应于一体。反应器主要包括重整反应器、燃烧器和蒸汽发生器三个部分,并且在固定床反应器中设置一氧分布器,以廉价的空气作氧源,使氧气分布在整个床层中进行催化反应,以保证反应体系的安全及床层热点问题。搭建了反应器的测试平台并进行了实验研究,在流程模拟的理论指导下,考察了两种制氢方式(甲烷蒸汽重整与甲烷氧化蒸汽重整)及不同工艺条件(反应温度、水碳比、氧碳比、空速等)对甲烷转化率、重整合成气干基含量的影响,并把实验结果与理论计算的数据进行了比较分析。实验研究表明:对于蒸汽重整的制氢方式,实验值与计算值能很好的吻合,说明反应基本接近热力学平衡,氢气含量较高(65%以上),有利于氢气供应及气体净化。但是蒸汽重整制氢,反应为强吸热过程,受燃烧器和燃烧效率的影响,启动时间较长,反应器床层温度比较低,甲烷转化率较低,系统燃料消耗较大,不利于产热和供热。结果表明,当反应压力为常压时,温度在570℃,水碳比为3.5,空速为170 L-CH4·h-1·L-cat-1是较适宜的工艺条件。在此条件下,甲烷转化率保持在60%以上,氢气含量在70%左右,CO含量在5%以下。对于氧化蒸汽重整的制氢方式,空气的加入使CH4发生氧化反应,启动速度快,反应器床层温度较高(达到650℃以上),有利于系统产热和供热,甲烷转化率较高,达到90%以上,但是该方案中,氢气的含量较低,比理论值低10%左右,而氮气含量比理论值高10%左右,可能的原因是空气中的氧使氢气发生的氧化反应,及大量氮气的稀释作用。结果表明,当反应压力为常压,氧碳比为0.5,水碳比为2.5是较为合理的工艺参数,在此条件下,甲烷转化率保持在90%以上,氢气含量在37%左右,CO含量在5%以下。甲烷自热重整制氢可以在较大的空速下进行。本文研究成果为kW级燃料电池热电联产系统的制氢体系提供了关键的反应部件及重要的参考数据,为系统集成做了基础性和前期的研究工作。
付启勇[7](2010)在《铜基催化剂的制备、表征及其水煤气的催化性能研究》文中提出本文采用不同的方法制备了负载型和非负载型铜锌基变换催化剂,考察了各组分含量、焙烧温度、载体及助剂对其活性的影响,借助X射线粉末衍射、透射电镜、扫描电镜、热重分析、BET比表面积测定等测试手段对样品的物理化学性质进行了表征。详细考察了活性组分、载体、焙烧温度和助剂等对水煤气变换反应的催化性能的影响。(1).采用溶胶法制备了铜锌铝氢氧化物溶胶,并将其负载在镁铝尖晶石上制成负载型催化剂。改变各组分的含量、铜锌比例和焙烧温度,结果表明:当铜锌负载量为50%,铜锌比为1:1,氧化铝含量为12.8%时,400℃焙烧2h的催化剂活性最好,350℃时接近平衡转化率,250℃下仍有80%的转化率。(2).采用高温共沉淀法制备了氧化铜纳米粒子,粒径在10nm左右。将其负载在不同的载体上考察其催化性能,发现氧化铝载体表现出最为优秀的性能。随着氧化铜负载量的增加活性先上升后下降,负载量为40%时活性最好,200℃时接近平衡转化率,160℃时CO仍有72%的转化率。表现很好的低温活性。(3).采用水热尿素均相沉淀一步法制备了非负载型催化剂,催化剂的粒径为12nm,比表面积、孔容和孔径分别为120m2/g、0.23cm3/g和7nm。各组分的含量和焙烧温度都明显影响着催化活性,当铜锌铝三者的摩尔比为3:3:2.5、450℃焙烧2h时催化活性最好,200℃达到平衡转化率,140℃时CO的转化率仍有50%,表现出很好的低温变换活性。CeO2加入量为3%时将平衡转化率降低了20℃,且在140℃仍有62%的CO转化率。同时还表现出很好的稳定性及循环开关反应性能。
何霖[8](2009)在《用于水煤气变换反应的Ni/Ce-M-O(M= La,Zr)催化剂研究》文中提出目前能源危机不仅影响国家的工农业生产和发展,而且涉及到人们日常生活的方方面面,同时还严重影响着国家的能源安全。氢能是一种很好的替代能源,并且燃料电池制氢系统具有高效、可靠、灵活、低污染、操作性能优良等特点,而且燃烧过程不产生任何环境污染物,使氢成为真正最清洁的燃料,所以各国都在大力开发氢燃料电池技术。从而使得水煤气变换反应(WGS)作为燃料电池制氢系统中的重要环节重新受到广泛关注。镍铈基氧化物催化剂对高温水煤气变换具有高活性,但选择性较差。本工作希望能够通过制备出表面高分散NiO的催化剂,增强活性组分与载体的作用力,实现催化剂的高活性和良好的选择性。采用柠檬酸络合法制备了Ni-Ce-La-O催化剂用于WGS反应,考察了制备条件(制备方法、焙烧温度、镍含量、镧含量)和反应条件对催化性能的影响。研究结果显示Ni-Ce0.7La0.3O2-x催化剂中,载体表面的NiO还原出来的Ni0是水煤气变换反应的关键活性中心,这部分镍物种的晶粒小,与载体的作用力较强;La-Ce固溶体的形成虽然对催化剂的氧空位贡献很小,而且也阻碍了镍进入二氧化铈晶格形成氧空位能力和表面Ce4+的还原能力,但是它增强了表面NiO与载体之间的作用力,使得表面NiO不容易发生聚集(XRD谱图),从而改善了催化剂的活性、选择性。柠檬酸和乙二醇的含量对催化剂的活性影响较大,适当含量可以增强催化剂的选择性。采用柠檬酸络合法制备了Ni-Ce-Zr-O催化剂用于WSG反应,考察了制备条件和反应条件对催化性能的影响。Zr的掺杂促进了二氧化铈的还原,且具有增强Ni进入CeO2晶格形成氧空位的能力,使得体相的Ni更不容易析出;焙烧温度和Ce-Zr固溶体的结构对催化剂的选择性有很大影响,立方相有助于增强催化剂的选择性。比较了Ni-Ce-La-O、Ni-Ce-Zr-O催化剂的结构和性能,结果表明Zr或La的添加均有效地提高了NiO的分散度。Ni-Ce-Zr催化剂上的镍更容易发生聚集;La的掺杂,会阻碍Ni进入氧化铈晶格形成氧空位,而Zr恰恰相反,更容易形成氧空位;La较Zr更容易与CeO2形成固溶体。
王建鑫[9](2008)在《Au-Pd双金属催化剂载体及其甲醇制氢性能的研究》文中研究指明甲醇部分氧化制氢被认为是实现车载制氢的有效途径,Pd基催化剂对该反应具有良好的催化活性。高度分散的Au催化剂对CO低温氧化具有较好的活性,有利于降低甲醇催化制氢反应中CO的含量。在负载型催化剂中,载体对催化剂性能有着重要的影响,载体不仅有负载和分散贵金属、提高贵金属催化效率、降低催化剂成本的作用,而且常与活性组份发生作用,因而有利于催化反应活性的提高。本文以甲醇部分氧化制氢为探针反应,考察了不同金属氧化物和复合氧化物(ZnO、CeO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、Cr2O3、ZnO-Fe2O3、ZnO-CeO2)载体负载Au-Pd双金属催化剂甲醇部分氧化制氢反应的催化性能。研究了不同金属氧化物MOx(Zn、Ce、Ti、Al、Fe和Cr)载体、第二组分MOx(M=Ce、Fe)的加入、不同Zn/Ce摩尔比和不同焙烧温度对Au-Pd催化性能的影响,以及单金属Au和Pd与Au-Pd双金属催化剂催化性能的比较。采用XRD、ICP、比表面积测定、H2-TPR、CH3OH(H2、CO2)-TPD、TG等技术对催化剂中Au-Pd及其负载量、粒子大小和形态、比表面积孔径测定、还原性能、吸附性能、表面碱性和催化剂积炭量进行了表征。1.采用PVP保护乙醇还原法制备了一系Au-Pd/MOx(M=Zn、Ce、Fe、Ti、Cr和Al)催化剂,考察了不同载体对Au-Pd双金属催化剂甲醇部分氧化制氢性能的影响。结果表明,载体对催化剂性能有较大影响,与钛、铬和铝氧化物载体相比,448K时碱性的锌、铈和铁氧化物载体负载的Au-Pd催化剂的甲醇转化率均在80.0%以上,同时催化剂积炭量较低。其中以Au-Pd/ZnO催化剂的催化效果最好,523K时甲醇转化率和氢气选择性分别为99.0%和45.6%,反应20 h后积碳量仅为0.0232g/g cat。2.研究了Au/ZnO、Pd/ZnO和Au-Pd/ZnO催化剂甲醇部分氧化制氢的性能。结果表明,与Au/ZnO和Pd/ZnO催化剂相比,Au-Pd/ZnO双金属催化剂显示出较高的催化活性和氢气选择性、较低的CO选择性以及较好的稳定性。表征结果表明,Pd的加入抑制了Au粒子的烧结,使Au粒子变小,生成了富Au型AuxPdy合金,且Au-Pd与载体之间发生了一定的协同作用,从而提高了催化剂的活性和稳定性。3.研究了ZnO-Fe2O3和ZnO-CeO2复合载体对Au-Pd双金属催化剂甲醇部分氧化制氢反应性能的影响。结果表明,CeO2和Fe2O3的引入能提高Au-Pd/ZnO催化剂的活性和氢气的选择性,其中以CeO2的改性效果最好。CeO2对Au-Pd/ZnO催化剂具有较好的改性效果,归结于CeO2的加入增加了催化剂的比表面积、分散度和对反应物甲醇的吸附,同时减少了对生成物H2脱附,这些均有利于甲醇部分氧化制氢反应活性的提高。4.研究了CeO2掺入量对Au-Pd/ZnO-CeO2催化剂甲醇部分氧化制氢反应性能的影响。结果表明,CeO2掺入量对Au-Pd/ZnO-CeO2催化剂的催化性能有一定的影响,当Zn/Ce摩尔比为7:3时,催化剂活性最佳,598 K甲醇转化率和氢气选择性分别达99%和64%,反应20h后催化剂的活性保持在95%以上。这归因于在该摩尔比时载体的比表面积最大、活性组分与载体的相互作用最强、催化剂的碱中心和对反应物甲醇的吸附量最大,这些均有利于甲醇部分氧化制氢反应性能的提高。5.研究了不同焙烧温度对Au-Pd/ZnO-CeO2(Zn/Ce=7:3 mol)催化剂甲醇部分氧化制氢性能的影响。结果表明,Au-Pd/ZnO-CeO2催化剂在773K焙烧能显示出较高的催化活性和氢气选择性。当反应温度为598 K时,甲醇转化率和氢气选择性分别达99.9%和67.3%。表征结果表明,Au-Pd/ZnO-CeO2(773K)催化剂性能的提高归因于该催化剂中活性组分与载体间的相互作用较强、具有较大的比表面积和孔容、较好的分散度和较小活性金属粒子,同时对反应物甲醇的吸附量增加,甲醇的吸附温度降低,有利于吸附态的甲醇在催化剂表面的迁移。
冯冬梅[10](2009)在《二甲醚重整制氢催化反应过程的研究》文中研究说明氢能以其清洁、高效、可再生被视为本世纪最具发展潜力的能源,目前基于化学过程的移动制氢装置的研究开发,已成为当前燃料电池领域的热点课题之一,二甲醚由于其清洁环保特性成为燃料电池电动汽车的理想氢源之一。对二甲醚水蒸汽重整制氢(DME SR)过程的研究也引起研究者的关注,与其它制氢原料相比,二甲醚具有高能量密度、无毒、氢含量高、储运方便、制氢条件温和等优点,其储存和运输可与现存液化石油气的设施兼容,适用于移动制氢或小型氢源制氢。二甲醚水蒸汽重整制氢不仅扩展了二甲醚在燃料方面的应用领域,而且有利于环境保护,其工艺兼有能源和环保双重意义。本文通过热力学模拟计算,确认了二甲醚水蒸汽重整制氢过程的热力学可行性。通过实验探讨了固体酸及铜基催化剂的组成对二甲醚重整复合催化剂性能的影响。二甲醚水解需较强的酸性中心,筛选出的ZSM-5(25)是最适宜的水解催化剂。采用改进的共沉淀法制备出性能良好的甲醇水蒸汽重整催化剂Cu-Zn-Al-Zr (CD501)。为实现二甲醚水解反应与甲醇水蒸汽重整反应的耦合,研制了CD501/Z(25)复合催化剂,评价得其活性和选择性均明显优于其它复合催化剂。在固定床反应器中,用优化的催化剂全面地考察了各种工艺条件对二甲醚水蒸汽重整过程反应性能的影响,根据二甲醚水蒸汽重整反应在固定床反应器中的实验数据,回归得到了二甲醚重整反应过程的动力学参数;并将其应用到二甲醚重整制氢过程的模拟计算过程中,取得了良好的效果。在膜反应器中,研究纯氢和混合气体条件下氢的渗透规律,将钯银合金膜反应器应用于二甲醚水蒸汽重整反应中,实现水蒸汽重整反应和富氢气体分离净化等单元设计成一体化,实现催化反应与产物分离过程的耦合。采用实验与模拟计算相结合的方法全面系统地研究了各种工艺条件对二甲醚水蒸汽重整制氢过程的影响,总结分析了膜反应器中该催化反应过程的特性规律。本研究结果为更详细的研究二甲醚水蒸汽重整制氢反应过程提供了重要的参考依据。
二、车载制氢低温变换催化剂(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、车载制氢低温变换催化剂(论文提纲范文)
(1)碳化钼基复合纳米材料的结构设计及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 过渡金属碳化物的概述及研究进展 |
1.1.1 碳化钼催化材料的基本性质 |
1.1.2 碳化钼的材料合成方法 |
1.1.3 碳化钼催化材料的应用 |
1.1.4 金属-碳化钼强相互作用研究 |
1.2 水煤气变换反应研究进展 |
1.2.1 传统水煤气变换催化剂 |
1.2.2 新型水煤气变换催化剂 |
1.2.3 水煤气变换反应机理研究 |
1.3 CO_2加氢制CO反应研究进展 |
1.3.1 逆水煤气变换反应催化剂研究进展 |
1.3.2 逆水煤气变换反应机理研究 |
1.4 电解水析氢反应研究进展 |
1.4.1 电化学析氢(HER)概述 |
1.4.2 电化学析氢(HER)催化剂研究进展 |
1.5 本论文的工作思路 |
2 实验部分 |
2.1 实验试剂与仪器 |
2.1.1 气体及试剂 |
2.1.2 仪器 |
2.2 催化剂制备 |
2.3 催化剂活性评价 |
2.3.1 水煤气变换反应活性评价 |
2.3.2 逆水煤气变换反应活性评价 |
2.3.3 电解水析氢反应性能评价 |
2.4 催化剂表征 |
2.4.1 粉末X-射线衍射(XRD) |
2.4.2 X-射线光电子能谱(XPS) |
2.4.3 扫描电子显微镜(SEM) |
2.4.4 透射电子显微镜(TEM) |
2.4.5 扫描透射电子显微镜(STEM) |
2.4.6 X-射线吸收光谱(XAFS) |
2.4.7 电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES) |
2.4.8 氮气物理吸脱附(BET) |
3 α-MoC基底分散层状Au纳米团簇的界面催化剂用于水煤气变换制氢反应研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 催化剂制备 |
3.2.2 催化剂NaCN洗涤处理 |
3.2.3 催化剂的活性评价 |
3.2.4 催化剂的稳定性评价 |
3.2.5 程序升温表面反应研究(TPSR) |
3.2.6 DFT理论计算研究 |
3.3 催化剂的催化性能测试 |
3.3.1 催化剂的活性评价 |
3.3.2 催化剂的稳定性测试 |
3.4 催化剂微观结构表征及构效关系研究 |
3.4.1 催化剂的结构表征 |
3.4.2 催化剂活性位本质探讨 |
3.5 催化剂的结构稳定性研究 |
3.6 催化剂微观反应机制研究 |
3.6.1 催化剂表面性质研究(AP-XPS) |
3.6.2 程序升温表面反应研究(TPSR) |
3.6.3 WGS反应同位素效应研究 |
3.6.4 DFT理论计算研究 |
3.7 本章小结 |
4 晶型可控Cu/MoC_x催化剂的合成及水煤气变换性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 催化剂制备 |
4.2.2 催化剂的活性评价 |
4.2.3 程序升温表面反应研究(TPSR) |
4.3 催化剂的合成机理研究 |
4.3.1 不同晶型Cu/MoC_x催化剂的合成机理研究 |
4.3.2 Metal/α-MoC合成路径的普适性研究 |
4.4 催化剂的结构表征及优化 |
4.5 催化剂的活性结果及讨论 |
4.6 催化剂表面性质研究 |
4.6.1 催化剂解离H_2O能力研究 |
4.6.2 程序升温表面反应研究(TPSR) |
4.7 本章小结 |
5 高分散Cu/β-Mo_2C催化剂应用于逆水煤气变换反应的研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 催化剂制备 |
5.2.2 催化剂的活性评价 |
5.2.3 催化剂的稳定性评价 |
5.2.4 程序升温表面反应研究(TPSR) |
5.3 催化剂的结构表征及优化 |
5.4 催化剂的活性结果及讨论 |
5.5 催化剂微观反应机制探讨 |
5.5.1 催化剂解离CO_2能力研究 |
5.5.2 程序升温表面反应研究(TPSR) |
5.6 本章小结 |
6 多活性中心协同Pt/α-MoC催化剂的设计合成及电解水析氢性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 催化剂制备 |
6.2.2 电化学析氢催化性能评估 |
6.3 催化剂的结构表征 |
6.4 催化剂的HER催化性能研究 |
6.4.1 酸性介质中Pt/α-MoC的析氢性能 |
6.4.2 碱性介质中Pt/α-MoC的析氢性能 |
6.4.3 Pt/α-MoC催化剂的HER稳定性研究 |
6.5 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点摘要 |
7.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(2)草浆黑液新型碱回收及其碱金属催化重整生物质燃气制备富氢气体研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
第一章 绪论 |
1.1 一种特殊的生物质原料—制浆黑液 |
1.1.1 非木浆黑液碱回收面临的硅干扰问题 |
1.1.2 非木浆黑液除硅技术现状 |
1.2 黑液气化技术发展现状 |
1.2.1 黑液气化工艺国外发展历程 |
1.2.2 黑液气化国际上近五年研究新进展 |
1.2.3 黑液气化国内相关研究 |
1.2.4 黑液气化结合新型碱回收工艺 |
1.2.5 黑液气化制取富氢气体的相关研究 |
1.3 生物质气化技术发展概况 |
1.3.1 生物质气化装备 |
1.3.2 生物质气化技术应用的主要瓶颈—焦油问题 |
1.3.3 生物质气化制取富氢气体研究现状 |
1.4 生物质焦油催化裂解研究现状 |
1.4.1 镍基或非镍基金属催化剂 |
1.4.2 活性炭或半焦催化剂 |
1.4.3 酸催化剂 |
1.4.4 碱催化剂 |
1.4.5 碱金属催化剂 |
1.5 重整及变换制氢催化剂发展概况 |
1.5.1 甲烷重整制氢 |
1.5.2 醇类重整制氢(甲醇、乙醇、甘油) |
1.5.3 二甲醚重整制氢 |
1.5.4 乙酸和生物油重整制氢 |
1.5.5 一氧化碳变换催化剂 |
1.6 研究目的、意义及主要内容 |
1.6.1 研究目的与意义 |
1.6.2 技术路线及主要研究内容 |
第二章 草浆黑液热解和燃烧碱回收过程硅元素的分布 |
2.1 引言 |
2.2 材料与方法 |
2.2.1 黑液基本物性分析 |
2.2.2 黑液中无机组分的分离与定量 |
2.2.3 黑液热解碱回收实验方法 |
2.3 结果与分析 |
2.3.1 草浆黑液元素与工业分析 |
2.3.2 草浆黑液无机组分分析 |
2.3.3 草浆黑液二氧化硅的分光光度法测定结果分析 |
2.3.4 热解与燃烧法碱回收对比分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 硅元素对黑液直接苛化过程碱回收的影响 |
3.1 引言 |
3.2 离子膜电解法理论基础 |
3.3 直接苛化技术理论基础 |
3.4 实验部分 |
3.4.1 黑液原料 |
3.4.2 草浆黑液离子膜法电解除硅 |
3.4.3 草浆黑液直接苛化循环 |
3.4.4 固相产物表征 |
3.5 结果与讨论 |
3.5.1 黑液电解除硅过程分析 |
3.5.2 未除硅草浆黑液直接苛化过程钠回收特性分析 |
3.5.3 直接苛化过程硅元素转移机理分析 |
3.5.4 除硅草浆黑液直接苛化过程钠回收特性分析 |
3.5.5 直接苛化替代传统石灰苛化的潜力 |
3.6 本章小结 |
第四章 黑液直接苛化气化制取富氢气体热力学分析 |
4.1 引言 |
4.2 气化反应体系计算方法 |
4.2.1 热力学反应体系与假设 |
4.2.2 吉布斯自由能最小化方法 |
4.2.3 反应热效应的确定 |
4.3 结果与分析 |
4.3.1 模型计算气化效率与反应热效应 |
4.3.2 模型计算能量平衡 |
4.3.3 模型计算气化产气 |
4.3.4 模型计算结果与文献的比较 |
4.4 本章小结 |
第五章 黑液碱金属催化重整生物质粗燃气活性分析 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 碱金属钛酸盐催化剂制备 |
5.2.2 实验原料 |
5.2.3 催化剂重整活性评价方法 |
5.3 结果与分析 |
5.3.1 碱金属钛酸盐催化剂与石英砂活性初步比较 |
5.3.2 不同摩尔比碱金属钛酸盐催化剂的活性比较 |
5.3.3 碱金属钛酸盐催化作用机理分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 黑液碱金属催化重整生物质粗燃气制取富氢气体 |
6.1 引言 |
6.2 材料与方法 |
6.2.1 碱金属钛酸盐催化剂制备 |
6.2.2 热解实验原料 |
6.2.3 实验装置 |
6.2.4 催化剂评价 |
6.2.5 催化剂的表征 |
6.3 结果与分析 |
6.3.1 催化重整前后气体产物对比分析 |
6.3.2 碱金属钛酸盐催化剂与石英砂重整气体产物直接对比分析 |
6.3.3 催化重整前后液体产物对比分析 |
6.3.4 碱金属钛酸盐催化剂稳定性分析 |
6.3.5 碱金属钛酸盐催化剂使用前后分析表征 |
6.3.6 碱金属钾钛酸盐作为催化剂的初步评价 |
6.4 本章小结 |
全文总结与展望 |
1 主要结论 |
2 特色与创新 |
3 未来工作展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(3)水热合成法制备铂基催化剂在水煤气变换反应中的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 文献综述 |
1.1 引言 |
1.2 燃料电池技术对 WGS 催化剂的要求 |
1.3 WGS 反应催化剂 |
1.3.1 传统的 WGS 反应催化剂研究状况 |
1.3.2 WGS 反应催化剂研究现状 |
1.3.3 CeO_2基水煤气变换反应催化剂 |
1.3.4 反应动力学 |
1.4 负载型铂基催化剂的常规制备方法 |
1.4.1 浸渍法 |
1.4.2 微乳液法 |
1.4.3 保护剂法 |
1.4.4 胶体法 |
1.5 水热合成法 |
1.6 水煤气变换反应的研究意义 |
1.7 论文工作构想 |
1.8 论文主要内容 |
第二章 实验部分 |
2.1 实验试剂和仪器 |
2.1.1 实验试剂 |
2.1.2 实验仪器 |
2.2 Pt/ CeO_2催化剂制备 |
2.2.1 水热合成法制备 CeO_2载体 |
2.2.2 水热合成法制备 Pt/CeO_2催化剂 |
2.3 催化剂理化性能表征 |
2.3.1 N_2物理吸附 |
2.3.2 X-射线粉末衍射(XRD) |
2.3.3 透射电子显微镜(TEM) |
2.3.4 氢气程序升温还原(H2-TPR) |
2.3.5 电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES) |
2.3.6 CO 吸附 |
2.3.7 X-射线光电子能谱(XPS) |
2.3.8 原位傅里叶红外实验(in-situ FTIR) |
2.4 催化剂反应性能及评价方法 |
2.5 催化动力学研究 |
第三章 三种 Pt/CeO_2催化剂的水煤气变换反应 |
3.1 前言 |
3.2 不同微观形貌 CeO_2载体的表征 |
3.2.1 N_2-吸附 |
3.2.2 XRD |
3.2.3 TEM |
3.3 Pt/CeO_2催化剂的表征 |
3.3.1 N_2-吸附 |
3.3.2 XRD |
3.3.3 H_2-TPR |
3.3.4 ICP 和 CO 吸附 |
3.3.5 XPS |
3.3.6 FTIR |
3.4 催化剂的 WGS 反应活性评价 |
3.4.1 温度对 Pt/CeO_2活性的影响 |
3.4.2 空速对 Pt/CeO_2活性的影响 |
3.4.3 甲烷化反应 |
3.5 催化剂的动力学研究 |
3.5.1 内外扩散的影响 |
3.5.2 三种 Pt/CeO_2催化剂的动力学研究 |
3.6 小结 |
第四章 结论与展望 |
4.1 结论 |
4.2 不足与展望 |
参考文献 |
发表论文和科研情况说明 |
致谢 |
(4)碳化钼基催化剂上低温水煤气变换反应的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 水煤气变换反应 |
1.1.1 水煤气变换反应简介 |
1.1.2 传统变换催化剂 |
1.1.3 燃料电池与水煤气变换 |
1.1.4 新型变换催化剂 |
1.1.5 变换反应机理研究 |
1.1.6 新型变换反应过程 |
1.2 过渡金属碳化物 |
1.2.1 基本性质 |
1.2.2 制备方法 |
1.2.3 催化活性 |
1.3 碳化物负载催化剂 |
1.4 负载型碳化物催化剂 |
1.5 本文主要研究内容 |
第二章 Al2O3负载 Mo2C和 Pt-Mo2C的研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验 |
2.2.1 催化剂的制备 |
2.2.2 催化剂的表征和活性评价 |
2.3 实验结果 |
2.3.3 催化剂表征结果 |
2.3.4 催化剂活性评价 |
2.4 讨论 |
2.5 本章小结 |
第三章 SiO2负载 Mo2C和 Pt-Mo2C的研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验 |
3.2.1 催化剂的制备 |
3.2.2 催化剂的表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.3 催化剂表征结果 |
3.3.4 催化剂活性评价 |
3.4 本章小结 |
第四章 碱金属的添加对 Mo2C和 Pt/Mo2C的作用 |
4.1 引言 |
4.2 实验 |
4.2.1 催化剂的制备 |
4.2.2 催化剂的表征 |
4.3 结果和讨论 |
4.3.3 表征 |
4.3.4 催化剂活性评价 |
4.4 本章小结 |
第五章 Mo2C在水煤气变换反应中的失活和再生 |
5.1 引言 |
5.2 实验 |
5.2.1 催化剂的制备 |
5.2.2 催化剂的表征 |
5.2.3 催化剂稳定性评价 |
5.3 结果与讨论 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(5)碳化钼在低温水煤气变换反应中的催化性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
引言 |
1 文献综述 |
1.1 氢能的开发和利用 |
1.2 水煤气变换反应催化剂的研究现状 |
1.2.1 传统商用水煤气变换催化剂 |
1.2.2 新型低温水煤气变换催化剂 |
1.2.3 过度金属碳化物及其制备方法简介 |
1.2.4 碳化钼催化剂在水煤气变换反应中的应用 |
1.3 本论文的出发点和主要研究工作 |
1.3.1 本论文的目的和出发点 |
1.3.2 本论文的主要研究工作 |
2 实验部分 |
2.1 实验所用仪器 |
2.2 试剂和气体 |
2.3 催化剂的制备 |
2.4 催化剂的活性评价 |
2.5 催化剂的表征 |
2.5.1 X-射线衍射(XRD) |
2.5.2 比表面积测定(BET) |
2.5.3 程序升温还原(H2-TPR) |
2.5.4 CO化学吸附(CO chemisorption) |
2.5.5 程序升温反应(TPRe) |
2.5.6 程序升温表面反应(TPSR) |
3 β-Mo_2C催化性能的研究 |
3.1 钝化后β-Mo_2C催化性能的考察 |
3.1.1 预处理气氛对β-Mo_2C催化性能的影响 |
3.1.2 预处理温度对β-Mo_2C催化性能的影响 |
3.1.3 β-Mo_2C稳定性考察 |
3.2 原位合成β-Mo_2C催化性能考察 |
3.2.1 原位合成β-Mo_2C催化剂的WGS反应性能 |
3.2.2 原位合成β-Mo_2C催化剂的WGS稳定性考察 |
3.3 催化剂的表征 |
3.3.1 不同气氛预处理的β-Mo_2C催化剂的XRD谱图 |
3.3.2 β-Mo_2C的CO化学吸附量(CO Chemisorption) |
3.3.3 程序升温表面反应(15% CH_4/H_2(H_2)-TPSR) |
3.3.4 反应后β-Mo_2C催化剂的XRD谱图 |
3.4 本章小结 |
4 原位合成α-MoC_(1-x)催化性能研究 |
4.1 原位合成α-MoC_(1-x)催化剂 |
4.1.1 α-MoC_(1-x)催化剂的XRD谱图 |
4.1.2 原位合成α-MoC_(1-x)催化性能考察 |
4.1.3 原位合成α-MoC_(1-x)稳定性考察 |
4.2 原位合成α-MoC_(1-x)催化剂表征 |
4.2.1 反应后样品的XRD谱图 |
4.2.2 比表面积及CO化学吸附 |
4.2.3 反应后样品的原位H_2-TPR |
4.3 本章小结 |
5 金属改性碳化钼催化性能的研究 |
5.1 金属对碳化钼晶型的影响 |
5.1.1 新鲜样品的XRD谱图 |
5.1.2 金属改性样品的BET表征 |
5.1.3 程序升温碳化过程的研究(TPRe) |
5.2 金属改性碳化钼催化剂在WGS反应中的催化活性 |
5.2.1 不同金属助剂对碳化钼催化剂活性的影响 |
5.2.2 担载量对Cu/α-MoC_(1-x)催化性能的影响 |
5.2.3 7% Cu/α-MoC_(1-x)催化剂稳定性考察 |
5.2.4 3% Au/α-MoC_(1-x)催化剂稳定性考察 |
5.3 反应后样品表征 |
5.3.1 3% Au/α-MoC_(1-x)催化剂反应前后的XRD |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(6)kW级燃料电池热电联产系统中天然气重整制氢体系的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 kW 级燃料电池热电联产系统的简介 |
1.2.1 kW 级燃料电池热电联产系统的组成 |
1.2.2 天然气重整制氢的方法 |
1.2.3 合成气净化方法 |
1.3 微型天然气重整制氢反应器的研究状况 |
1.3.1 管式反应器 |
1.3.2 板式反应器 |
1.3.3 微通道反应器 |
1.3.4 膜反应器 |
1.3.5 集成式反应器 |
1.4 kW 级燃料电池热电联产系统的国内外研究现状 |
1.5 本文研究内容 |
第二章 kW 级燃料电池系统的工艺设计及流程模拟 |
2.1 系统工艺流程设计 |
2.2 流程模型建立 |
2.2.1 参数定义与流程设计 |
2.2.2 流程模型中模块设定 |
2.3 系统典型案例分析 |
2.3.1 系统输入 |
2.3.2 系统输出 |
2.3.3 系统关键节点的模拟数据 |
2.3.4 系统能量平衡表 |
2.3.5 系统的物料及热量流程图(Process Flow Diagram,PFD 图) |
2.4 工艺优化 |
2.4.1 ATR 反应器进料温度Tin 的影响 |
2.4.2 水碳比S/C 的影响 |
2.4.3 氧碳比O/C 的影响 |
2.5 本章小结 |
第三章 集成式重整制氢反应设备的研发与测试 |
3.1 重整制氢反应器的设计 |
3.1.1 重整反应器的设计计算 |
3.1.2 重整反应器结构描述 |
3.2 集成式重整制氢反应器测试平台 |
3.2.1 集成式重整反应器测试流程 |
3.2.2 实验仪表和相关设备 |
3.3 实验方案及操作步骤 |
3.3.1 测试考察参数 |
3.3.2 蒸汽重整实验方案 |
3.3.3 氧化蒸汽重整实验方案 |
3.3.4 实验操作步骤 |
3.4 测试结果与分析讨论 |
3.4.1 基本工况的结果与讨论 |
3.4.2 甲烷蒸汽重整(SMR)的结果分析与讨论 |
3.4.3 甲烷氧化蒸汽重整(OSR)的结果分析与讨论 |
3.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
附录 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(7)铜基催化剂的制备、表征及其水煤气的催化性能研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 水煤气变换反应 |
1.3 变换反应机理简介 |
1.4 水煤气变换催化剂概述 |
1.5 论文的选题意义和研究内容 |
参考文献 |
第二章 溶胶-凝胶法制备负载型铜锌铝催化剂及其对水煤气变换反应性能的研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.3 结果与讨论 |
2.4 小结 |
参考文献 |
第三章 沉淀法制备负载型铜锌铝催化剂及其对水煤气变换反应性能的研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.3 结果与讨论 |
3.4 小结 |
参考文献 |
第四章 水热法铜锌铝催化剂的制备、表征及其对水煤气变换反应催化活性的研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.3 结果与讨论 |
4.4 小结 |
参考文献 |
总结 |
附录 |
攻读硕士学位期间发表和交流的论文 |
致谢 |
(8)用于水煤气变换反应的Ni/Ce-M-O(M= La,Zr)催化剂研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 氢能的宏观背景概述 |
1.1.1 世界能源概况 |
1.1.2 燃料电池简介 |
1.1.3 质子交换膜燃料电池及制氢 |
1.1.4 燃料电池技术及对变换催化剂的要求 |
1.2 水煤气变换反应的研究意义 |
1.3 水煤气变换反应催化剂和机理的研究现状 |
1.3.1 传统变换催化剂研究状况 |
1.3.2 新型变换催化剂 |
1.3.2.1 铜基变换催化剂的改进 |
1.3.2.2 双功能(bi-functional)变换催化剂 |
1.3.3 CeO_2 基水煤气变换反应催化剂的研究现状 |
1.3.4 CeO_2-La_2O_3 的简介 |
1.3.5 CeO_2-ZrO_2 的简介 |
1.3.6 CeO_2 基催化剂的水煤气变换反应机理 |
1.3.6.1 氧化还原机理 |
1.3.6.2 甲酸盐机理 |
1.3.6.3 双功能催化机理 |
1.4 论文的研究目的、思路和内容 |
1.4.1 本课题研究的目的和思路 |
1.4.2 工作内容 |
第二章 实验装置及方法 |
2.1 实验试剂和仪器 |
2.1.1 实验试剂 |
2.1.2 实验仪器 |
2.2 催化剂的表征 |
2.2.1 粉末X 射线衍射(XRD) |
2.2.1.1 Co 靶 |
2.2.1.2 Cu 靶 |
2.2.2 比表面积的测定(BET) |
2.2.3 程序升温还原(H_2-TPR) |
2.3 催化剂的性能测试 |
2.3.1 催化剂的反应装置 |
2.3.2 水煤气变换反应性能测试 |
2.3.3 平衡转化率的计算 |
第三章 Ni/Ce-La-O 催化剂上水煤气变换反应的研究 |
3.1 实验部分 |
3.1.1 催化剂的制备(柠檬酸络合法) |
3.1.2 催化剂性能测试 |
3.1.3 催化剂表征 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 焙烧温度对CeO_2 和Ce_(0.7)La_(0.3)O_(2-x) 载体的影响 |
3.2.2 乙二醇对5wt% Ni-Ce_(0.7)La_(0.3)O_(2-x) 催化剂性能的影响 |
3.2.3 柠檬酸和乙二醇的含量对5wt%Ni-Ce_(0.7)La_(0.3)O_(2-x) 催化剂性能的影响. |
3.2.4 焙烧温度对5wt% Ni-Ce_(0.7)La_(0.3)O_(2-x) 催化剂的WGS 反应性能的影响 |
3.2.5 La 含量对5wt%Ni-Ce-La-O-600 催化剂的WGS 反应性能的影响 |
3.2.6 Ni 含量对xwt% Ni-Ce_(0.7)La_(0.3)O_(2-x)-600 催化剂的WGS 反应性能的影响 |
3.3 小结 |
第四章 Ni/Ce-Zr-O 催化剂上水煤气变换反应的研究 |
4.1 实验部分 |
4.1.1 催化剂的制备(柠檬酸络合法) |
4.1.2 催化剂性能测试 |
4.1.3 催化剂表征 |
4.2 结果与讨论 |
4.2.1 Zr 对CeO_2 载体的影响 |
4.2.2 焙烧温度对10wt%Ni-Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2 催化剂的影响 |
4.2.3 Zr 含量对10wt% Ni-Ce-Zr-O_2-700 催化剂的影响 |
4.2.4 Ni 含量对xwt% Ni-Ce_(0.7)La_(0.3)O_(2-x)-600 催化剂的WGS 反应性能的影响 |
4.3 小结 |
第五章 结论 |
5.1 Ni-Ce-La 催化剂 |
5.2 Ni-Ce-Zr 催化剂 |
5.3 Ni-Ce-La、Ni-Ce-Zr 催化剂的比较 |
5.4 本论文的创新之处 |
参考文献 |
致谢 |
(9)Au-Pd双金属催化剂载体及其甲醇制氢性能的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 引言 |
1.1 选题背景 |
1.2 甲醇制氢的研究现状 |
1.2.1 甲醇分解制氢 |
1.2.2 甲醇水蒸汽重整制氢 |
1.2.3 甲醇部分氧化制氢 |
1.2.4 甲醇氧化重整制氢 |
1.3 富H_2气氛中CO的净化 |
1.3.1 CO中毒机理 |
1.3.2 CO净化工艺 |
1.3.3 CO选择性氧化催化剂 |
1.4 Au-Pd双金属催化剂 |
1.4.1 金催化剂 |
1.4.2 钯催化剂 |
1.4.3 Au-Pd双金属催化剂 |
1.5 载体对Au-Pd双金属催化剂的影响 |
1.6 对研究现状的思考与论文工作设想 |
1.7 主要创新点 |
第2章 实验方法和数据处理 |
2.1 实验原料 |
2.2 载体的制备 |
2.2.1 纳米MO_x载体的制备 |
2.2.2 ZnO-MO_x复合载体的制备 |
2.2.3 不同摩尔比的ZnO-CeO_2复合载体的制备 |
2.3 催化剂的制备 |
2.4 催化剂活性的测定 |
2.5 载体和催化剂的表征 |
2.5.1 X-射线衍射(XRD) |
2.5.2 比表面积及孔径的测试 |
2.5.3 ICP-AES测试 |
2.5.4 热重(TG) |
2.5.5 程序升温脱附(TPD) |
2.5.6 程序升温还原(TPR) |
2.5.7 催化剂表面积炭的TPH反应 |
第3章 载体对Au-Pd催化剂甲醇部分氧化制氢性能的影响 |
3.1 载体对Au-Pd双金属催化剂甲醇部分氧化制氢性能的影响 |
3.2 载体对Au-Pd双金属催化剂CO_2吸附性能的影响 |
3.3 催化剂的物相分析 |
3.4 催化剂的还原性能 |
3.5 催化剂的表面积炭分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 Au/ZnO、Pd/ZnO和Au-Pd/ZnO催化剂甲醇部分氧化制氢性能的影响 |
4.1 催化剂的XRD分析 |
4.2 催化剂的还原性能 |
4.3 催化剂的H_2脱附性能 |
4.4 催化剂的活性和稳定性 |
4.5 本章小结 |
第5章 Au-Pd/ZnO-MO_x(M=Ce,Fe)催化剂甲醇部分氧化制氢性能的研究 |
5.1 载体的表面性能 |
5.2 催化剂的XRD分析 |
5.3 催化剂的还原性能 |
5.4 催化剂的H_2脱附性能 |
5.5 催化剂的CH_3OH脱附性能 |
5.6 催化剂性能的评价 |
5.7 本章小结 |
第6章 CeO_2及其含量对Au-Pd/ZnO催化剂甲醇部分氧化制氢性能的影响 |
6.1 催化剂的XRD分析 |
6.2 催化剂的TPR分析 |
6.3 催化剂的CO_2吸附性能 |
6.4 催化剂的CH_3OH脱附性能 |
6.5 催化剂的活性和稳定性 |
6.6 本章小结 |
第7章 焙烧温度对Au-Pd/ZnO-CeO_2催化剂甲醇部分氧化制氢性能的影响 |
7.1 焙烧温度对催化剂表面性能的影响 |
7.2 焙烧温度对催化剂物相的影响 |
7.3 焙烧温度对催化剂还原性能的影响 |
7.4 焙烧温度对催化剂CH_3OH脱附性能的影响 |
7.5 焙烧温度对催化剂活性的影响 |
7.6 本章小结 |
第8章 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 进一步工作的方向 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
(10)二甲醚重整制氢催化反应过程的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 引言 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 二甲醚制氢途径及原理 |
1.2.1 二甲醚水蒸汽重整制氢 |
1.2.2 二甲醚部分氧化制氢 |
1.3 二甲醚水蒸汽重整热力学 |
1.4 二甲醚水蒸汽重整催化剂 |
1.4.1 镍系催化剂 |
1.4.2 贵金属催化剂 |
1.4.3 铜基催化剂 |
1.5 二甲醚水蒸汽重整动力学 |
1.6 二甲醚水蒸汽重整反应器 |
1.6.1 固定床反应器 |
1.6.2 膜反应器 |
1.7 本文的研究方案和内容 |
第2章 实验装置及分析方法 |
2.1 固定床反应装置 |
2.1.1 固定床反应器 |
2.1.2 装置流程 |
2.1.3 催化剂性能评价指标 |
2.1.4 各反应实验条件 |
2.2 钯合金膜反应装置 |
2.2.1 钯银合金膜反应器 |
2.2.2 装置流程 |
2.2.3 反应实验条件 |
2.3 分析方法 |
2.3.1 分析过程 |
2.3.2 碳、氢平衡分析方法 |
2.4 仪器与试剂 |
第3章 二甲醚水蒸汽重整化学平衡分析 |
3.1 热力学效率 |
3.2 热力学分析 |
3.2.1 二甲醚水蒸汽重整制氢反应 |
3.2.2 化学平衡模型 |
3.2.3 体系的模拟计算 |
3.3 计算结果和讨论 |
3.3.1 热效率和进料比的关系 |
3.3.2 DME 和H_2O 含量分析 |
3.3.3 进料比对H_2 和CO 平衡浓度的影响 |
3.3.4 压力对DME 和H_2 平衡浓度的影响 |
3.3.5 反应副产物含量分析 |
3.4 小结 |
第4章 催化剂的制备、评价和表征 |
4.1 固体酸催化剂的筛选 |
4.1.1 催化剂的制备 |
4.1.2 催化剂的表征 |
4.1.3 催化剂的活性评价 |
4.1.4 固体酸催化剂的筛选 |
4.2 Cu-Zn催化剂的筛选 |
4.2.1 催化剂的制备 |
4.2.2 催化剂的表征 |
4.2.3 催化剂的活性评价方法 |
4.2.4 Cu-Zn 催化剂的筛选 |
4.3 小结 |
第5章 二甲醚水蒸汽重整反应动力学研究 |
5.1 固定床反应器模型 |
5.2 CD501/Z(25)复合催化剂上的二甲醚重整反应动力学 |
5.2.1 实验条件 |
5.2.2 进料比对反应的影响 |
5.2.3 温度对反应的影响 |
5.2.4 空速对反应的影响 |
5.2.5 压力对反应的影响 |
5.3 二甲醚水蒸汽重整反应动力学 |
5.3.1 反应动力学方程 |
5.3.2 模型求解和参数优化 |
5.3.3 动力学参数估值结果 |
5.4 小结 |
第6章 钯银合金膜气体渗透和分离性能的测定 |
6.1 钯银合金膜纯氢渗透性能评价 |
6.1.1 实验条件 |
6.1.2 钯银合金膜分离性能的测定 |
6.1.3 纯氢渗透性能的测定 |
6.1.4 钯银合金膜的稳定性 |
6.2 混合气的气体渗透实验 |
6.2.1 实验条件 |
6.2.2 气体组分对氢气渗透性能的影响 |
6.3 小结 |
第7章 钯银合金膜反应器中二甲醚水蒸汽重整反应 |
7.1 钯银合金膜反应器性能 |
7.1.1 反应性能评价 |
7.1.2 H_2O/DME 摩尔比对重整反应的影响 |
7.1.3 温度对重整反应的影响 |
7.1.4 空速对反应的影响 |
7.1.5 压力对反应的影响 |
7.2 膜反应器模型 |
7.2.1 模型假设 |
7.2.2 模型方程 |
7.2.3 模型求解 |
7.3 模型计算结果与讨论 |
7.3.1 H_2O/DME 摩尔比对计算结果的影响 |
7.3.2 反应温度对计算结果的影响 |
7.3.3 反应压力对计算结果的影响 |
7.3.4 反应空速对计算结果的影响 |
7.3.5 膜厚对计算结果的影响 |
7.4 热量平衡分析 |
7.5 应用于燃料电池的二甲醚水蒸汽重整系统 |
7.6 小结 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
四、车载制氢低温变换催化剂(论文参考文献)
- [1]碳化钼基复合纳米材料的结构设计及性能研究[D]. 张晓. 大连理工大学, 2018(06)
- [2]草浆黑液新型碱回收及其碱金属催化重整生物质燃气制备富氢气体研究[D]. 袁洪友. 华南理工大学, 2017(05)
- [3]水热合成法制备铂基催化剂在水煤气变换反应中的研究[D]. 闫江. 天津理工大学, 2014(03)
- [4]碳化钼基催化剂上低温水煤气变换反应的研究[D]. 王高伟. 天津大学, 2013(12)
- [5]碳化钼在低温水煤气变换反应中的催化性能研究[D]. 马宇飞. 大连理工大学, 2012(10)
- [6]kW级燃料电池热电联产系统中天然气重整制氢体系的研究[D]. 彭昂. 华南理工大学, 2011(12)
- [7]铜基催化剂的制备、表征及其水煤气的催化性能研究[D]. 付启勇. 苏州大学, 2010(01)
- [8]用于水煤气变换反应的Ni/Ce-M-O(M= La,Zr)催化剂研究[D]. 何霖. 天津大学, 2009(S2)
- [9]Au-Pd双金属催化剂载体及其甲醇制氢性能的研究[D]. 王建鑫. 南昌大学, 2008(05)
- [10]二甲醚重整制氢催化反应过程的研究[D]. 冯冬梅. 清华大学, 2009(02)