Ni/ZrO2-CeO2催化剂在CO2-O2联合重整CH4反应中的应用

论文摘要

合成气是一种洁净的能源,如何能有效地制备以及合理利用合成气成为近年来研究的热点。CO2-O2联合重整CH4反应是制备合成气的有效途径之一。它以CH4和CO2这两种具有温室效应的气体为原料制备合成气,对环境保护具有积极的意义,而且随着工业上对合成气的需求日益增长,该联合重整反应也具有良好的工业前景,因此吸引了众多研究者的目光。目前制约CO2-O2联合重整CH4反应工业化的主要原因之一就是反应中催化剂的积炭失活问题。本论文对CO2-O2联合重整CH4制合成气反应用镍基催化剂进行了研究。首先以Zr、Ce无机盐为前体制备复合氧化物载体。讨论了制备方法、焙烧方式等因素对载体性质的影响。然后采用浸渍法制备负载型Ni催化剂Ni/ZrO2-CeO2,考察了不同溶剂浸渍活性组分及载体Ce/Zr比例对催化剂性质的影响。通过常压固定床反应器对催化剂进行活性评价与筛选。最后利用BET、XRD等技术手段对载体和催化剂进行表征,将表征结果与反应性能相关连,得出适宜联合重整进行的催化剂及工艺条件。当载体Ce/Zr为1/2,采用流动氮气-静态空气（FN2-SAir）焙烧3h时比表面积最大,其负载Ni的含量为9wt%的催化剂活性最佳。联合重整工艺条件为催化剂还原温度850℃,反应温度850℃,W/F=0.5×10-4g·（ml·h-1）-1,原料气配比为CH4:CO2:O2=4:2:1（体积比）时,以9%Ni/ZrO2-CeO2（Ce/Zr=1/2）为催化剂进行重整反应,CH4和CO2的初始转化率分别可以达到95.1%和95.3%,反应进行120h后催化剂仍保持较高的催化活性,说明该催化剂的活性和稳定性均较好,具有良好的工业应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 甲烷的化工转化途径
• 1.2.1 甲烷水蒸气重整
• 1.2.2 甲烷催化部分氧化
• 1.2.3 甲烷二氧化碳重整
• 2-O₂联合重整CH₄ 反应'>1.3 CO₂-O₂联合重整CH₄反应
• 1.4 论文的研究思想
• 1.5 论文的研究目标
• 1.6 论文的研究内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 纳米氧化物载体的制备
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验试剂
• 2.1.3 溶胶-凝胶法制备纳米氧化物载体
• 2.1.4 分步浸渍法制备纳米氧化物载体
• 2.2 Ni 基催化剂的制备
• 2-CeO₂ 催化剂在 CO₂-O₂ 联合重整 CH₄ 反应中的性能评价'>2.3 Ni/ZrO₂-CeO₂ 催化剂在 CO₂-O₂ 联合重整 CH₄反应中的性能评价
• 2.4 样品的表征
• 第3章 负载型催化剂的制备及影响因素
• 3.1 复合氧化物载体的制备及影响因素
• 3.1.1 焙烧方式对复合氧化物载体的影响
• 3.1.2 Ce/Zr 比例对复合氧化物载体性质的影响
• 3.2 负载型催化剂的制备及影响因素
• 3.2.1 载体制备方法对催化剂性质的影响
• 3.2.2 活性组分浸渍溶液对催化剂性质的影响
• 3.3 本章小结
• 2-CeO₂ 催化剂在 CO₂-O₂ 联合重整 CH₄ 反应中的应用'>第4章 Ni/ZrO₂-CeO₂ 催化剂在 CO₂-O₂ 联合重整 CH₄反应中的应用
• 4.1 联合重整反应用催化剂的确定
• 4.1.1 载体Ce/Zr 比例的确定
• 4.1.2 活性组分含量的确定
• 4.2 联合重整反应工艺条件的确定
• 4.2.1 反应温度的影响
• 4.2.2 W/F 对联合重整反应的影响
• 4.3 催化剂稳定性分析
• 4.4 催化剂寿命考察
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢