Ni/CeO2逆水煤气变换反应催化剂的合成与表征

论文摘要

近年来,随着大量二氧化碳排放引起的温室效应日益严重,二氧化碳的转化和应用研究日见活跃,其中逆水煤气变换反应被认为是最有应用前景的反应之一,逆水煤气变换反应(RWGS)是利用二氧化碳生成CO的有效方法之一。目前,很多催化剂存在稳定性较差的缺陷。此外,在催化剂的转化率和选择性上也存在诸多不足之处,因而研究开发性能高而稳定的RWGS反应催化剂对CO2资源的利用和能源生产有重大意义。由于镍基催化剂有良好的催化活性、稳定性和价格低廉的优势,所以将镍基运用于逆水煤气变换反应中。本文运用活性测试、XRD、BET、TPR及TG/DTA等测试表征手段,对以硝酸镍和硝酸铈为原料制备镍铈氧化物催化剂的方法、过程及控制要素要点进行研究,主要研究了活性组分含量、老化时间、焙烧温度、沉淀剂、预处理方法、反应空速等因素对镍铈氧化物催化剂结构和性能的影响。通过分析比较,得到如下结果:采用共沉淀法制备Ni/CeO2的催化剂活性最好。Ni/CeO2催化剂的最佳条件为老化24h、Ni含量1wt%,焙烧温度800℃;沉淀剂为氢氧化钠和碳酸钠混合液,其混合比例为1:1;在还原预处理、还原温度600℃和120,000ml/h.g.cat空速条件下催化剂表现出良好的活性和选择性;1wt%Ni/CeO2催化剂进行了10h稳定性测试,测试结果表明催化剂表现出良好的活性和选择性。XRD实验结果表明,催化剂的主要物相组成为进入二氧化铈晶格形成镍离子、高分散NiO,大颗粒的NiO和CeO2。低镍含量时(≤1wt%Ni),进入二氧化铈晶格形成镍离子,高分散在CeO2上的氧化镍;高镍含量时(≥5wt%Ni),进入二氧化铈晶格形成镍离子,高分散在CeO2上的氧化镍,还有大颗粒的氧化镍。TPR实验结果表明,镍分三步还原进入二氧化铈晶格形成镍离子,高分散的氧化镍,大颗粒的氧化镍。二氧化铈晶格形成镍离子,高分散的镍是逆水煤气的主要活性位,大颗粒的镍是甲烷化的活性位。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 逆水煤气变换反应的意义
• 1.2 逆水煤气变换反应的现状
• 1.2.1 逆水煤气变换反应机理
• 1.2.2 逆水煤气变换反应催化剂的稳定性
• 1.2.3 铜基催化剂各组分的作用
• 1.2.4 镍基催化剂
• 1.3 氧化铈结构
• 1.4 逆水煤气变换反应催化剂存在的主要问题
• 1.4.1 铜催化剂的主要问题
• 1.4.2 贵金属催化剂的主要问题
• 1.5 本课题的研究目的、思路、内容
• 1.5.1 本课题的研究目的和思路
• 1.5.2 本课题研究内容
• 第二章 实验装置及方法
• 2.1 实验原料和装置
• 2.1.1 主要原料和试剂
• 3）₃溶液'>2.1.2 制备Ce（NO₃）₃溶液
• 2.1.3 主要实验设备
• 2.2 测试方法
• 2.2.1 固体氧化物物相的测定
• 2.2.2 比表面积（BET）的测定
• 2.2.3 程序升温还原（TPR）测定
• 2.2.4 差热－热重分析（ DTA－TG）
• 2.2.5 催化剂评价条件、装载方式和原料组成及尾气分析
• 2.2.6 反应装置
• 2.3 转化率和选择性的计算
• 2逆水煤气变换反应催化剂的合成与表征'>第三章 Ni/CeO₂逆水煤气变换反应催化剂的合成与表征
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 催化剂制备
• 3.1.2 催化剂性能测试
• 3.2 结果及讨论
• 3.2.1 载体对反应的影响
• 3.2.2 活性组分对反应的影响
• 3.2.3 制备方法对反应的影响
• 3.2.4 镍含量对催化性能的影响
• 3.2.5 沉淀剂对催化性能的影响
• 3.2.6 老化时间对催化性能的影响
• 3.2.7 焙烧温度对催化性能的影响
• 3.2.8 还原温度对催化性能的影响
• 3.2.9 预处理对催化性能的影响
• 3.2.10 空速对催化性能的影响
• 3.2.11 稳定性对催化性能的影响
• 3.3 小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文
• 作者简介