載體對(duì)甲烷部分氧化用Ni基催化劑催化性能影響的研究

【摘要】： 甲烷部分氧化(POM)因?yàn)槟芎牡?、反?yīng)速率快、產(chǎn)物可以直接用于甲醇和費(fèi)-托合成等優(yōu)點(diǎn)被廣泛地用于制備合成氣。Ni基催化劑由于價(jià)格低廉、反應(yīng)活性高,成為研究者關(guān)注的熱點(diǎn)。但其易積炭、活性組分易燒結(jié)是制約Ni基催化劑發(fā)展的瓶頸, 本文以不同孔結(jié)構(gòu)的α-Al_2O_3為載體,Ni為活性組分制備了POM反應(yīng)催化劑,采用XRD、低溫N_2吸附、TPR、TG-DTA等表征和催化劑活性評(píng)價(jià)手段,重點(diǎn)研究了α-Al_2O_3載體的比表面積、孔容、孔徑等表面性質(zhì)對(duì)催化活性的影響;進(jìn)一步考察了助劑CeO_2和CeO_2-ZrO_2對(duì)Ni/α-Al_2O_3催化劑活性以及穩(wěn)定性的影響,同時(shí)確定了助劑CeO_2-ZrO_2最佳負(fù)載量。 研究表明,Ni/α-Al_2O_3體系催化劑對(duì)POM有很好的反應(yīng)活性。催化劑的催化活性受載體的孔織構(gòu)影響:比表面積增大,有利于提高活性組分的分散度,增加金屬活性位,從而提高催化劑的反應(yīng)活性;孔容、孔徑擴(kuò)大,有利于反應(yīng)物和產(chǎn)物的吸附和脫附,有助于及時(shí)移走反應(yīng)中產(chǎn)生的熱量,避免催化劑燒結(jié)失活。 在Ni/α-Al_2O_3中加入助劑CeO_2和CeO_2-ZrO_2對(duì)催化劑的改性效果明顯,CeO_2改性后催化劑的活性下降,主要是因?yàn)镃eO_2高溫穩(wěn)定性較差,造成活性較低;CeO_2-ZrO_2改性后催化劑活性有較大提高,這是因?yàn)閆rO_2能提高催化劑高溫穩(wěn)定性;CeO_2和CeO_2-ZrO_2改性的催化劑穩(wěn)定性較好,這是因?yàn)镃eO_2-ZrO_2和活性組分之間的相互作用有利于抑制積炭,并且CeO_2-ZrO_2中的氧和積炭反應(yīng)從而消除積炭。最后在本實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)確定了助劑CeO_2-ZrO_2的最佳負(fù)載量為15%,這是由負(fù)載量和分散度共同決定的。 【關(guān)鍵詞】：甲烷 孔織構(gòu) 氧化鋁 CeO_2-ZrO_2 積炭
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：O643.36
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 前言7-8
• 第一章 文獻(xiàn)綜述8-20
• 1.1 甲烷轉(zhuǎn)化和利用途徑的概況8-9
• 1.2 甲烷部分氧化的反應(yīng)機(jī)理9-12
• 1.2.1 間接氧化機(jī)理10
• 1.2.2 直接氧化機(jī)理10-11
• 1.2.3 復(fù)合氧化物上甲烷部分氧化機(jī)理11-12
• 1.3 甲烷部分催化氧化中的催化劑體系12-15
• 1.3.1 活性組分12
• 1.3.2 載體12-14
• 1.3.3 助劑14-15
• 1.4 催化劑失活15-18
• 1.4.1 積炭產(chǎn)生機(jī)理15-16
• 1.4.2 積炭產(chǎn)生的影響因素16-18
• 1.4.3 積炭的抑制18
• 1.5 目前的存在問(wèn)題和研究熱點(diǎn)18
• 1.6 本論文研究的目的和意義18-20
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分20-25
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料和規(guī)格20
• 2.2 催化劑活性評(píng)價(jià)20-23
• 2.2.1 活性評(píng)價(jià)主要設(shè)備20-22
• 2.2.2 催化劑活性評(píng)價(jià)流程22
• 2.2.3 評(píng)價(jià)條件22-23
• 2.2.4 催化劑活性評(píng)價(jià)指標(biāo)23
• 2.3 催化劑表征23-25
• 2.3.1 XRD23
• 2.3.2 低溫N_2 氣吸附23-24
• 2.3.3 程序升溫還原（TPR）24
• 2.3.4 熱重－差熱分析（TG-DTA）24-25
• 第三章 載體對(duì)POM 用Ni 基催化劑性能影響的研究25-37
• 3.1 催化劑的制備25-26
• 3.2 X 射線衍射（XRD）表征結(jié)果26-27
• 3.3 催化劑Ni/α-Al_20_3 活性評(píng)價(jià)結(jié)果27-30
• 3.4 低溫N2 氣吸附30-31
• 3.5 載體的孔織構(gòu)對(duì)POM 活性的影響分析31-36
• 3.5.1 比表面積（S_(BET)）對(duì)催化劑活性的影響32-33
• 3.5.2 孔徑（Dp）、孔容（Vt）對(duì)催化劑活性的影響33-34
• 3.5.3 微孔的比表面積/比表面積(S_(mirco)/ S_(BET))對(duì)催化劑活性的影響34-36
• 3.6 小結(jié)36-37
• 第四章 改性載體對(duì)催化劑性能影響的研究37-55
• 4.1 不同助劑改性對(duì)催化劑改性效應(yīng)研究37-50
• 4.1.1 催化劑的制備37-38
• 4.1.2 活性評(píng)價(jià)結(jié)果38-39
• 4.1.3 催化劑穩(wěn)定性結(jié)果39-41
• 4.1.4 改性催化劑表征41-48
• 4.1.5 分析與討論48-50
• 4.2 助劑CeO_2-ZrO_2 最佳負(fù)載量確定50-54
• 4.2.1 催化劑的制備51
• 4.2.2 活性評(píng)價(jià)51-53
• 4.2.3 分析討論53-54
• 4.3 小結(jié)54-55
• 第五章 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-62
• 發(fā)表論文和科研情況說(shuō)明62-63
• 致謝63

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