摻雜六鋁酸鹽催化劑上甲烷二氧化碳重整反應(yīng)研究

【摘要】：本論文采用高溫硝酸鹽分解法制備了一系列六鋁酸鹽催化劑,分別用XRD、TGA、DRS-UV-Vis、XPS、TEM、SEM等技術(shù)對催化劑的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)進行了表征,并考察了催化劑對CH4-CO2重整制合成氣反應(yīng)的催化性能。主要包括： 1.制備了由過渡金屬(Mn, Fe, Co, Ni, Cu)取代的LaXAl11O19-δ六鋁酸鹽催化劑,研究發(fā)現(xiàn)LaNiAl11O19-δ具有良好的催化活性和穩(wěn)定性,同時具有很好的抗積碳能力。因此,將LaNiAl11O19-δ確定為本論文改進和修飾的基礎(chǔ)催化劑。 2.通過堿土金屬M (M= Ca, Mg, Sr)部分取代LaNiAl11O19-δ中的La3+制備了La0.8M0.2NiAl11O19-δ催化劑,考察了不同離子半徑的堿土金屬對催化劑La0.8M0.2NiAl11O19-δ的晶體結(jié)構(gòu)、活性組分Ni0的分散度和催化性能等的影響,同時重點考察了La0.8M0.2NiAl11O19-δ催化劑在CO2-CH4重整反應(yīng)中的抗積碳性能。 3.對于Zr部分取代La的La0.8ZrxtNiAl11O19-δ六鋁酸鹽催化劑,Zr4+離子的摻雜對活性中心Ni的價態(tài)產(chǎn)生了影響,Ni2+和Ni3+同時存在,Ni3+/Ni2+的比值決定了催化劑中活性中心Ni晶粒的分散度,而Ni3+/Ni2+的比值與Zr的摻雜量有關(guān),因此Zr的摻雜對La0.8ZrxNiAl11O19-δ的催化性能產(chǎn)生了很大的影響,同時,本論文對重整反應(yīng)的反應(yīng)模型進行了初步的探索。 【關(guān)鍵詞】：甲烷 二氧化碳 重整 六鋁酸鹽
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 內(nèi)容提要4-5
• 中文摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-50
• 1.1 前言12-14
• 1.2 甲烷重整制合成氣14-15
• 1.2.1 甲烷部分氧化重整14
• 1.2.2 甲烷水蒸氣重整14
• 1.2.3 甲烷二氧化碳重整14-15
• 1.3 CH_4-CO_2重整制合成氣的研究現(xiàn)狀15-33
• 1.3.1 熱力學(xué)分析15-18
• 1.3.2 CH_4-CO_2重整催化劑研究18-29
• 1.3.3 CH_4-CO_2重整制合成氣反應(yīng)積碳的研究29-31
• 1.3.4 CH_4-CO_2重整制合成氣的催化機理31-33
• 1.4 論文的選題以及研究目標33-36
• 參考文獻36-50
• 第2章 實驗部分50-58
• 2.1 實驗材料及儀器設(shè)備50-51
• 2.1.1 化學(xué)試劑50
• 2.1.2 氣體50-51
• 2.2 催化劑制備51
• 2.3 反應(yīng)性能評價51-53
• 2.4 表征方法及表征設(shè)備53-56
• 參考文獻56-58
• 第3章 過渡金屬取代的LaXAl_(11)O_(19-δ)催化劑的物理化學(xué)性質(zhì)及在CH_4-CO_2重整反應(yīng)中的催化性能58-86
• 3.1 前言58-59
• 3.2 六鋁酸鹽的結(jié)構(gòu)59-60
• 3.3 LaXAl_(11)O_(19-δ)催化劑的結(jié)構(gòu)表征和催化活性測試60-67
• 3.3.1 LaXAl_(11)O_(19-δ)催化劑的XRD表征60-61
• 3.3.2 LaXAl_(11)O_(19-δ)催化劑的DRS-UV-Vis表征61-63
• 3.3.3 LaXAl_(11)O_(19-δ)催化劑的TPR表征63-64
• 3.3.4 LaXAl_(11)O_(19-δ)催化劑的XPS表征64-66
• 3.3.5 過渡金屬X的取代對LaXAl_(11)O_(19-δ)催化劑催化性能的影響66-67
• 3.3.6 小結(jié)67
• 3.4 LaNiAl_(11)O_(19-δ)的結(jié)構(gòu)表征和重整反應(yīng)條件的優(yōu)化67-79
• 3.4.1 LaNiAl_(11)O_(19-δ)催化劑的結(jié)構(gòu)表征67-73
• 3.4.2 LaNiAl_(11)O_(19-δ)催化劑對甲烷二氧化碳重整反應(yīng)條件的考察73-79
• 3.5 結(jié)論79-80
• 參考文獻80-86
• 第4章 La_(0.8)M_(0.2)NiAl_(11)O_(19-δ)(M=Ca,Mg,Sr)催化劑上CO_2-CH_4重整反應(yīng)研究86-106
• 4.1 前言86-87
• 4.2 實驗結(jié)果與討論87-100
• 4.2.1 La_(0.8)M_(0.2)NiAl_(11)O_(19-δ)催化劑的反應(yīng)穩(wěn)定性測試87-88
• 4.2.2 堿土金屬取代La離子對六鋁酸鹽結(jié)構(gòu)的影響88-92
• 4.2.3 La_(0.8)M_(0.2)NiAl_(11)O_(19-δ)催化劑的表面性質(zhì)研究92-94
• 4.2.4 堿土金屬離子半徑與單質(zhì)Ni分散度和粒徑分布的關(guān)系94-96
• 4.2.5 La_(0.8)M_(0.2)NiAl_(11)O_(19-δ)催化劑的表面積碳規(guī)律探索96-100
• 4.3 總結(jié)100-102
• 參考文獻102-106
• 第5章 Zr摻雜六鋁酸鹽La_(0.8)Zr_xNiAl_(11)O_(19-δ)催化劑上CO_2-CH_4重整反應(yīng)研究106-132
• 5.1 前言106
• 5.2 Zr部分取代La對La_(0.8)Zr_xNiAl_(11)O_(19-δ)催化劑的物相結(jié)構(gòu)和催化性能的影響106-117
• 5.2.1 Zr部分取代La對La_(0.8)Zr_xNiAl_(11)O_(19-δ)催化劑結(jié)構(gòu)的影響106-114
• 5.2.2 Zr部分取代La對La_(0.8)Zr_xNiAl_(11)O_(19-δ)催化劑催化性能的影響114-117
• 5.3 催化劑La_(0.8)Zr_(0.04)NiAl_(11)O_(19-δ)上積碳規(guī)律的探索117-124
• 5.3.1 催化劑La_(0.8)Zr_(0.04)NiAl_(11)O_(19-δ)的XRD表征118-119
• 5.3.2 甲烷二氧化碳重整制合成氣反應(yīng)中的積碳類型119-124
• 5.3.3 小結(jié)124
• 5.4 催化劑La_(0.8)Zr_(0.04)NiAl_(11)O_(19-δ)上甲烷二氧化碳的活化與反應(yīng)模型124-126
• 5.4.1 甲烷與二氧化碳活化的活性位125-126
• 5.4.2 反應(yīng)模型的建立126
• 5.5 結(jié)論126-128
• 參考文獻128-132
• 作者簡歷132-134
• 攻讀博士期間發(fā)表或待發(fā)表的論文134-136
• 致謝136

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