一、变换催化剂的使用和评价(论文文献综述)
潘迪东[1](2021)在《KC-102型耐硫变换催化剂在低变炉中的应用总结》文中指出安阳盈德气体有限公司气化系统采用华东理工大学开发的4.2 MPa四喷嘴水煤浆加压气化工艺,变换系统采用中串低变换工艺,其低变炉(第三变换炉)采用昌邑凯特新材料有限公司生产的KC-102型(钴钼系)耐硫变换催化剂,该低变催化剂自2013年5月装置原始开车以来运行时间已超过7 a。简介KC-102型耐硫变换催化剂的物化性能,总结KC-102型耐硫变换催化剂的运行情况,梳理其典型运行数据,得出该低变催化剂低温活性好、稳定性优异、使用寿命长的结论;并总结了低变催化剂运行过程中保护其活性和延长其使用寿命的经验。
卢微维[2](2020)在《甲醇催化剂失活关键因素分析及耐硫型催化剂制备研究》文中研究表明甲醇是一种极其重要的基础化工原料,主要用于生产二甲醚、汽油、甲醛等,还可以用作潜在的车用醇醚燃料电池的燃料、甲醇植物生长促进剂等。在甲醇合成过程中,催化剂是关键,然而,目前企业催化剂的使用寿命普遍仅达到催化剂厂家设计寿命的1/3左右,严重增大企业运行成本。因此,找到引起催化剂失活的关键原因,提出具有实际应用价值的解决方案是目前企业亟待解决的关键课题。针对该问题,本文从合成气成分、含量以及催化剂失活因素入手,借助XRF、XRD、BET、XPS等手段,分析企业催化剂(RK-3和RK-7)使用前后的元素含量、颗粒尺寸、分散度、分布方式等,以确定合成气成分和含量对催化剂物化性质的影响规律,为后续催化剂的选择和研制提供理论依据。具体研究内容如下:研究企业催化剂失活关键因素。对自正常开车运行以来,使用过的新旧甲醇催化剂上杂质S、Cl、Fe等的组成及含量、活性组分CuO/Cu,助剂ZnO/Zn的纳米粒子尺寸及分布进行表征分析。研究结果表明,新催化剂含有极少量Fe、Ni等元素,不含S和Cl。但使用后催化剂上都产生了新的杂质S和Cl,且Fe含量明显较新催化剂高。自塔顶到塔釜,使用后催化剂上S、Cl含量逐渐降低,Fe含量先增大后减小。催化剂上极少量S、Cl和Fe是导致催化剂中毒失活的一个主要原因。研究合成气制甲醇反应机理。利用原位红外在线合成气制甲醇的微观反应过程,确定合成气杂质成分对甲醇合成反应机理的影响规律。研究结果表明,HCOO-Zn是合成甲醇的关键中间体,甲醇合成的限速步骤是CH3O-Zn的羟基化过程。在企业催化剂的还原过程中,不但进行着CuO的还原,而且在催化剂表面还进行了CO2与H2的反应,反应过程中,碳酸盐物种先加氢形成甲酸盐物种,然后再加氢形成甲氧基物种,最后生成甲醇。合成气制甲醇微观反应过程中毒物的存在阻碍了甲酸盐中间产物的形成,导致羟基物种的消失,最后影响了甲醇的形成。研究氧化铈的添加对企业铜锌铝催化剂催化性能的影响。采用共沉淀法制备CZCA催化剂,在固定床反应器中(5MPa),利用气相色谱仪测定CO转化率、甲醇选择性等。研究结果表明,催化剂CZCA催化性能更胜一筹,CO转化率、甲醇选择性及甲醇时空产率STY分别达到15%、89.37%和0.17gMeOHh-1gcat-1。H2S中毒8h后的企业催化剂CO转化率转化率下降百分比约为46%,甲醇选择性下降百分比约为14.3%。而CZCA催化剂上H2S中毒8h的条件下,CO转化率下降百分比约为29.3%,甲醇选择性下降百分比约为9.6%,因此CZCA催化剂的抗硫性能略优于企业催化剂。
董新新[3](2020)在《生物质可燃气变换-甲烷化双功能催化剂设计、性能及放大研究》文中研究表明将分布广泛、产量巨大的生物质资源采用气化方式生产可燃气因为具有清洁高效、操作灵活等优点,已成为我国高速城镇化背景下能源配套的关键组成和补充。然而,初始生物质可燃气中有毒成分CO含量过高且热值偏低,往往需要通过水气变换和甲烷化反应分步进行提质以达到燃气基本标准。本文提出整合的变换-甲烷化反应单元,交叉融合热能工程与化学化工、材料设计等学科知识,按照非均相催化剂“活性组分-助剂-载体”的结构特点,循序渐进地设计适用于生物质可燃气提质的变换-甲烷化双功能催化剂并对其进行性能和放大研究。首先,根据水气变换和甲烷化反应活性组分,采用共浸渍法制备Ni-M(M=Mo、Fe、Co、Mn、Cr)双金属催化剂,并对其进行变换-甲烷化性能考察,遴选出最合适的第二活性金属。初步发现Ni-Mn和Ni-Cr两种催化剂活性组分Ni分散度较高,因此在低H2/CO生物质可燃气变换-甲烷化时CO转化率、CH4选择性及CO2增长率较高。对Ni-Mn和Ni-Cr两种催化剂作进一步比较研究,前者在宽H2/CO和H2O/CO范围内适应性较为出色,且在相同的反应条件下积碳量更低,最终确定Mn作为变换-甲烷化催化剂的第二活性金属。经过Ni-Mn催化后生物质可燃气中的CO含量降至安全值而低位热值只得到小幅提升。使用Materials Studio软件对Ni及Ni-Mn O2表面建模,并对两种表面吸附反应物和生成物分子进行密度泛函理论(DFT)模拟计算以解释Ni-Mn协同作用。Ni-Mn O2表面的空间位阻效应使得变换-甲烷化的反应物及生成物分子趋向于吸附在远离Mn O2分子的hcc位,Ni-Mn O2表面的吸附能较Ni(111)晶面低,从而在微观层面证明了Ni-Mn的协同作用。其次,基于Ni-Mn双金属活性组分,采用共浸渍法和分步浸渍法添加助剂Re,使用微波焙烧和马弗炉焙烧制备催化剂,探究浸渍顺序与焙烧方式对催化活性的影响。使用分步浸渍法和微波焙烧制得的Ni-Mn/Re-Al2O3(MV)具有最优的变换-甲烷化活性。助剂Re从结构效应和电子效应两方面促进催化剂变换-甲烷化反应。分步浸渍法形成了类似Re Ox-Al2O3的复合载体使得Ni具有更大的电子云密度和更强的抗积碳能力。微波焙烧在制备催化剂时能够有效提高金属Ni的分散度。在350°C、H2/CO=0.8和H2O/CO=1的反应条件下,使用Ni-Mn/Re-Al2O3(MV)在110小时稳定性实验中生物质可燃气的CO含量降至安全值且低位热值升至9.71 MJ/Nm3。再次,基于Ni-Mn-Re活性组分-助剂体系,从生产放大节约成本的角度出发,利用包含Mn的水体净化材料—改性锰砂(MMS)作为催化剂载体,采用共浸渍法负载Ni和Re,探究改性试剂(双氧水、氨水、硝酸)对催化活性的影响。使用双氧水改性的锰砂载体制得的Ni-Re/MMS-H2O2具有最优的变换-甲烷化活性。双氧水改性时由于在载体表面产生了位阻效应以及提高了氧空位数量,因此使得催化剂的抗积碳和抗烧结能力增强。助剂Re在宏观结构与微观电子两个维度促进催化剂变换-甲烷化反应。在400°C,H2/CO=0.8和H2O/CO=1的反应条件下,使用Ni-Re/MMS-H2O2催化后生物质可燃气CO含量降至安全值且低位热值可达10.63 MJ/Nm3,符合二类燃气国家标准,凸显其在工业应用的前景。最后,从放大反应装置和催化剂生产的角度出发,对Ni-Re/MMS-H2O2本征动力学和成型进行了试验研究。根据Weisz-Prater判据和Mears判据,当催化剂颗粒粒径为12-14目和反应空速为2000h-1时,变换-甲烷化的内扩散与外扩散效应可认为被消除。采用正交设计法进行25组动力学实验探究变换-甲烷化的反应速率随反应温度、压力与反应气组成的变化关系,并分别由经验模型、协同模型以及独立模型拟合。三种模型中,经验模型对于变换-甲烷化反应拟合度最高,协同模型的平均相对误差在20%左右,独立模型中CO2生成速率的平均相对误差较大。使用挤出装置对催化剂粉末进行实验室规模的挤条成型试制,探索胶黏剂种类、水粉比和胶粉比等必要条件对于催化剂压碎强度的影响。使用CMC和PAM作为胶黏剂的成型催化剂径向、轴向压碎强度均优于PEO;当使用CMC作为胶黏剂时,水粉比和胶粉比均存在最优值。水和胶黏剂添加过少时催化剂泥料粘度不足导致紧密程度下降进而产生断裂现象;水和胶黏剂添加过多则会出现“抱杆”、挤条相互粘结等现象;过多的胶黏剂在焙烧过程中产生的大量空隙也会进一步降低催化剂的机械强度。使用三种胶黏剂成型的催化剂变换-甲烷化性能由高到低为PEO≈CMC>PAM,但PEO粉化现象严重,PAM成型后比表面积较低。
周建科[4](2019)在《Cu/Fe3O4催化剂的制备及其水煤气变换性能研究》文中指出氢能是高效清洁的能源载体,氢能利用是解决能源危机和环境问题的关键。化石燃料或生物质是洁净氢能制取的主要来源,然而以其为原料经重整或气化产物中往往含有一定量的CO。水煤气变换(WGS)反应通过将CO与H2O发生反应,在降低CO浓度的同时,将H2O中的H转化为H2,是获洁净氢能的重要过程。高性能水煤气变换催化剂的开发,以适用于氢燃料电池体系工作要求,对氢能高效利用具有重要的现实意义。Cu/Fe3O4催化剂兼具Cu和Fe3O4两个活性物种,极具应用前景。本论文采用溶胶-凝胶法,通过制备参数调控和凝胶剂选择制备CuFe2O4,并以其为前驱体经还原活化制备Cu/Fe3O4催化剂。运用XRD、Raman、N2物理吸脱附、H2-TPR、XPS和CO2-TPD等表征技术考察催化剂及其前驱体的结构和性质,并关联其WGS反应性能,探讨Cu/Fe3O4催化剂的构效关系。此外,通过探索氧化处理前后催化剂的结构和性能的变化,寻找适合的失活催化剂的再生方法。具体研究内容如下:首先,通过调节前驱体焙烧温度,研究焙烧温度对前驱体及其还原产物Cu/Fe3O4催化剂WGS活性的影响。随焙烧温度升高,CuFe2O4的晶相、前驱体的织构特征和还原性能随之改变;Cu/Fe3O4催化剂变换反应活性与Cu和Fe3O4晶粒尺寸线性相关,晶粒尺寸越小,催化的CO转化率和TOF越高,反应活化能越低。其次,凝胶剂种类将影响CuFe2O4的晶相结构,通过选择不同的凝胶剂合成晶相不同的两种CuFe2O4。研究不同晶相CuFe2O4经还原后的表面酸碱性和氧空位数目的差异,结合催化剂的水煤气变换反应活性和动力学参数,探讨CuFe2O4晶相结构与Cu/Fe3O4催化剂性能之间的关系。研究发现,催化剂表面碱性位数目和碱性强度,以及氧空位的数量显着影响其变换反应性能。最后,采用氧化法对Cu/Fe3O4催化剂进行再生处理,考察了氧化处理前后催化剂的物相、表面氧空位数目和Cu分散度变化,以及表面双齿碳酸盐的消除等对催化剂WGS反应性能的影响。研究表明,氧化-还原处理是一种有效的Cu/Fe3O4催化剂再生方法。经再生处理,催化剂的变换活性与新鲜催化剂基本相当。
杨延涛[5](2019)在《生物质气化合成醇基液体燃料的催化剂体系及工艺研究》文中提出以生物质秸秆、废弃物为原料,经过热解气化,将热解气化后的气体通过催化重整调变(CH4+CO2→2CO+2H2)为H2/CO比值在2左右的气体,再经过催化合成为低碳醇液体燃料,但是生物质热解气变换重整合成低碳醇液体燃料的技术路线依然存在着生产成本过高,催化剂活性不足以及容易引起积碳失活等问题,制约着该工艺的大规模开发和利用。因此生物质废弃物热解气化变换重整合成低碳醇液体燃料的工艺路线还有待解决以下关键问题:深入理解CH4和CO2重整转化为出和CO的转化机理,H2/CO比值调变的反应机理,研发制备高效抗积碳的优质催化剂,减少整个反应过程中的反应热能耗,降低生产成本使目前的生物质废弃物热解气化重整合成低碳醇液体燃料的工艺技术更加廉价可行和推广。考察了生物质气化变换重整合成低碳醇液体燃料的催化剂制备和工艺,通过对催化剂的改性,实现了生物质气化燃气中H2和CO的有效富集,提升了 H2/CO 比值,以及在低温低压条件下醇基液体燃料的合成。首先以堇青石为载体,通过真空浸渍的方法,制备出以Ni基为主导的多金属复合型催化剂,以模拟气为生物质气化燃气模型组分,在固定床反应器上,考察了 H2和CO富集过程中影响催化剂反应活性的关键性工艺因素。结果表明:采用3%Ni-1%Co-1%Rh/堇青石为催化剂,在750℃反应温度,流速为300sccm工况条件下,H2含量增加了 192.3%,CO的含量增加了 220.4%,达到了富集H2和CO含量的目的。在催化剂稳定性考察中3%Ni-1%Co/堇青石的催化活性可以稳定在100h左右,而3%Ni-1%Co-1%Rh/堇青石催化剂的稳定性超过150h。以HZSM-5分子筛为载体,通过真空浸渍的方法负载活性金属组分,以固定床为反应器,引入CH4进行重整,研究了 H2/CO 比值调变过程中影响催化剂反应活性的关键性工艺因素。在气体流速300sccm条件下,以700℃反应温度为最佳,实验优选出8%Ni-5%Co/HZSM-5分子筛催化剂上,CH4的转化率为68.4%,CO2转化率为58.1%,H2/CO 比值为2.20;而继续负载了贵金属Rh后,在8%Ni-5%Co-1%Rh/HZSM-5分子筛催化剂上,CH4的转化率为70.3%,CO2转化率为55.3%,H2/CO 比值为 2.47。最后在经过催化变换重整后得到的H2/CO 比值为2.20的基础上进行醇基液体燃料的合成实验,采用共沉淀法制备CuFeNi/ZrO2催化剂,并用真空浸渍法将不同含量的碱金属K引入催化剂,实验结果表明碱金属K组分的负载能明显增强原料气中CO在催化剂表面的解吸附能力,提升CO的转化率,同时可以降低副产物CxHy和CO2的选择性,增强目标液体产物总醇的选择性。在总醇选择性增加的同时,其中甲醇的选择性大幅度得到提升,最高选择性可以达到57.7%,达到了预期合成低碳醇的实验目的,在280℃反应温度,反应压力3MPa,气体流速50ml/min,此时CO的转化率为46.8%,总醇的选择性为45.4%,总醇中CH3OH选择性为57.7%,C2H5OH的选择性为37.3%,产物中甲醇和乙醇合计的选择性达到95%。此外,应用XRD、BET、NH3-TPD、H2-TPR、SEM、TEM、TG-DTG等分析手段对催化剂进行了表征,通过对表征结果分析研究了催化剂结构、特性以及积碳情况的变化,分析了反应过程中正副化学反应及产生积碳的机理,改善了催化剂表面酸性以及降低积碳生成率。贵金属Rh的引入增强了金属Ni晶体颗粒与载体之间的作用力,促进了金属Ni晶体颗粒的分散度进一步提高,提升了催化剂整体的催化活性和抗积碳能力。采用级数动力学模型和MVK动力学模型模拟了 CH4重整反应的动力学过程,建立了反应动力学模型,为催化剂颗粒尺寸、反应温度、气体流速等工艺参数的调变提供了理论支撑。
张然清[6](2019)在《Co2C基低温水煤气变换催化剂的设计及其反应性能研究》文中研究说明水煤气变换反应(WGSR)主要用于制备氢气,具有广泛的工业应用价值。该反应常用于合成氨、合成甲醇、加氢精制、加氢裂解以及费托反应等工业过程。目前工业上应用最为广泛的水煤气变换催化剂主要包括Fe-Cr高温变换催化剂、Cu-Zn-Al低温变换催化剂和Mo-Co耐硫宽温变换催化剂三类。这三类传统变换催化剂都存在着一定的不足,如Fe-Cr催化剂中含有的Cr组分是一种剧毒物质,Cu-Zn-Al催化剂的热稳定性较差,Mo-Co催化剂预处理过程复杂。这些缺点限制了传统水煤气变换催化剂在新型工业流程中的应用。随着新型工业流程的普及和燃料电池的兴起,高性能水煤气变换催化剂的开发已经成为水煤气变换反应领域关键的研究课题。本论文针对Co2C基催化剂体系开展低温水煤气变换反应相关的催化研究,深入研究其构效关系以及助剂的影响。主要研究工作及结论如下:1、Co2C基低温水煤气变换催化剂构效关系研究发现Co2C基催化剂具有较好的低温水煤气变换活性,在220℃时CO转化率可达到40%,CO2的选择性为100%。通过深入考察反应温度、空速和H2O/CO比对于催化剂性能的影响,发现随着温度升高、空速降低、H2O/CO比升高,CO转化率升高,但反应条件对产物选择性没有明显的影响。此外,还考察了还原温度对Co2C基低温水煤气变换催化剂构效的影响。发现还原温度越高,CO转化率越低。结构表征表明,当还原温度较低时还原后得到的是粒径较小的CoO,有利于后续形成较小的Co2C纳米颗粒,进而体现较高的催化活性。还原温度较高时还原后得到的是粒径较大的金属Co纳米颗粒,最终形成具有较大粒径的Co2C纳米颗粒。2、Mn助剂对Co2C基低温水煤气变换催化剂构效的影响研究发现Mn助剂的加入对于Co2C基催化剂的结构和性能有很大影响。通过对Co/Mn=1、2、5、10和20这五种催化剂进行对比研究,发现随着钴锰比例增大,CO转化率呈现逐渐增大的趋势,单位质量Co的水煤气变换反应活性呈现先增大后减小的趋势,Co2Mn1催化剂单位质量Co的水煤气变换反应活性最大。对焙烧、碳化和反应后的催化剂进行XRD表征,发现添加了Mn助剂后催化剂会形成CoMn复合氧化物,反应后的催化剂颗粒尺寸相比碳化后的催化剂明显增大。对反应后的催化剂进行TEM表征,发现反应后的催化剂中出现Co2C棱柱状纳米结构。综合性能评价与结构表征可知Mn作为催化剂助剂会促进棱柱状Co2C的形成,同时Mn作为分散剂能够增加催化剂分散度,降低Co2C的颗粒尺寸,因此提高了催化性能。3、金属助剂对Co2C基低温水煤气变换催化剂构效的影响研究初步探究了几种金属助剂的加入对Co2C基催化剂低温水煤气变换催化剂构效的影响。发现贵金属的加入能够提高Co2Mn1催化剂的水煤气变换反应活性,其中Au的效果最好。采用浸渍法制备得到负载Au的CoMn催化剂相比于未负载Au的催化剂活性有明显的提高。但是通过浸渍法制备的Au催化剂会发生Au纳米颗粒团聚,影响了催化剂的水煤气变换反应活性。因此需要寻找新的方法控制Au的颗粒尺寸,提高催化剂的反应性能。
朱炫灿[7](2019)在《钾修饰镁铝水滑石富氢气体中温CO/CO2净化研究》文中提出基于水气变换(WGS)和中温CO2吸附耦合的反应分离技术可以通过一步净化从富氢气体中制取高纯氢,避免了净化过程中的气体显热损失和热再生能耗,对缓解我国碳排放压力、发展氢燃料电池能源系统和降低煤化工制氢能耗均具有重要的科学价值和战略意义。本文针对钾修饰镁铝水滑石富氢气体CO/CO2净化技术,分别从吸附模型开发和机理分析、反应器和过程设计、系统工艺优化和能耗分析等不同尺度进行了研究,为下一步的中试放大提供理论依据。首先,本文提出了一种基于静态床的真实高压吸附动力学测试方法,避免了常规表征设备中驱替效应对测试结果造成的误差。以此为基础探讨了钾修饰镁铝水滑石在300~450°C,0.1~2.0 MPa下的吸附动力学,并建立Elovich型吸附/解吸非平衡动力学模型对结果进行描述;另一方面,使用原位表征手段揭示了钾修饰镁铝水滑石的中温CO2吸附机理,发现K+离子和Mg/Al比具有协同作用。钾修饰镁铝水滑石表面在吸附CO2后主要形成可逆的双齿碳酸盐,但当Mg/Al比低于2时还会形成结合力更强的单齿碳酸盐,从而具有微量CO2净化能力。为了增强钾修饰镁铝水滑石的CO2吸附性能,在共沉淀合成过程中引入有机溶剂洗涤法,通过剥离水滑石纳米层板暴露出更多的CO2吸附位点并提高了K+离子分散度。在反应器尺度层面,探讨了在加入高温WGS催化剂后吸附塔的微量CO/CO2净化能力,系统研究了吸附温度、压力、原料气CO浓度,平衡气种类、水气比等对净化深度的影响规律和吸附塔的自净能力。证明了复合系统的残余CO浓度主要取决于吸附剂的CO2热力学平衡分压,并且当吸附剂/催化剂填料体积比为5时可以从5%~20%降低到10 ppm,满足燃料电池的进气标准。搭建了综合考虑CO2吸附和WGS催化动力学、吸附塔的传质、动量传递和动态边界条件的复合系统模型。使用所获得的实验数据对模型进行拟合,并对17组不同操作工况进行预测。为了实现连续的制氢过程,搭建耦合了8塔13步和2塔7步工艺的两段式中温变压吸附(ET-PSA)系统,通过引入高压蒸汽冲洗和低压蒸汽清洗步骤实现了H2回收率(>95%)和H2纯度(>99.999%)的双高。蒸汽是ET-PSA的主要能耗来源,通过将第二段ET-PSA的尾气用于第一段ET-PSA清洗气可以将总水耗比降低到0.451。将ET-PSA系统应用于整体煤气化燃料电池系统,估算得到中温CO/CO2净化能耗为1.11~1.13 MJ/kg,相比传统的Selexol法降低了35.1%~36.2%。
张晓[8](2018)在《碳化钼基复合纳米材料的结构设计及性能研究》文中进行了进一步梳理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。
张孔远,陈彦飞,范思强,崔程鑫,肖常林,刘晨光[9](2018)在《CoMo型耐硫变换催化剂不同硫化剂的器外预硫化研究》文中进行了进一步梳理从多种硫化剂中筛选出(NH4)2S和Na2S,分别采用不同的预硫化技术对工业级CoMo型耐硫变换催化剂进行器外预硫化,采用XRD、XPS和HRTEM等表征手段对催化剂的晶相结构、表面特性和微观形貌进行表征。(NH4)2S和Na2S作为预硫化剂对催化剂的晶相结构没有明显影响;用(NH4)2S进行预硫化时活性组分发生部分O-S交换,而用Na2S进行预硫化时活性组分仍保持为氧化态,两种预硫化型催化剂在反应器内随着反应温度升高,硫化深度为S-Na2S>S-(NH4)2S>常规器内预硫化;器内预硫化和(NH4)2S作为预硫化剂MoS2片层结构堆叠层数集中在2-3层,而用Na2S进行预硫化时MoS2片层堆叠层数明显变多,集中在3-5层。采用微型固定床评价装置,选择285、350、450℃三个反应温度,催化剂的活性顺序为SNa2S>S-(NH4)2S>常规器内预硫化。
王喜勤[10](2017)在《助剂对CoMo耐硫变换催化剂表面结构及催化性能的影响》文中指出水煤气变换反应(CO+H2O=H2+CO2)是当前大规模廉价制氢的重要手段之一,被广泛用于合成氨、合成气制醇和烃等工业生产。变换反应属于一个可逆反应,反应要高效顺利进行,必须借助水煤气变换反应催化剂。在各类水煤气变换反应催化剂中,CoMo耐硫变换变催化剂具有操作弹性大、活性高、耐硫无上限等优点,而备受关注。尤其近年随着各种高压气化技术的进步,以及高硫煤和高硫渣油等廉价原料的广泛利用,使高效CoMo耐硫变换催化剂的开发研究和工业应用又成为了热点。本论文从活性相前驱物调控和催化剂载体改性两方面入手,制备了系列耐硫变换催化剂,通过测试其水煤气变换催化活性,和借助XRD、BET、Raman、UV-vis、H2-TPR、H2S-TPS、SEM和HR-TEM等表征手段,探讨了催化剂活性相前驱物、载体改性对Co-Mo-S活性相形态和结构的影响规律,建立了 Co-Mo-S活性相和变换催化活性间的构效关系,该研究可为开发新型高效耐硫变换催化剂提供理论指导。论文具体工作如下:首先,通过改变CoMoCA/MgAl2O4催化剂的焙烧温度,控制CoMo柠檬酸络合物的分解程度,制备了系列CoMo/MgAl2O4耐硫变换催化剂,考察了 CoMo活性相前驱物的存在状态对催化剂的水煤气变换活性的影响。结果发现,随着焙烧温度从110 ℃升高到600 ℃,催化剂的活性呈现出先升高后降低的趋势,其中焙烧温度为380 ℃的CoMoCA(380)催化性能最佳。各种表征结果表明,不同焙烧温度导致柠檬酸金属络合物的分解状态不同,从而使得金属Co、Mo与载体表面的作用力不同,最佳焙烧温度能减弱Co、Mo与载体之间的作用力,提高金属离子在载体表面的分散度,有利于活性金属被转化为Co-Mo-S活性相,从而改善催化剂的催化性能。其次,通过调变络合液pH,改变柠檬酸与Co、Mo离子的配位方式,获得具有不同结构的CoMo络合物,采用等体积浸渍法制备了系列CoMoCA/MgAl2O4耐硫变换催化剂,研究了 CoMo络合物结构对催化剂的水煤气变换活性的影响。结果发现,pH=5浸渍液制备的CoMoCA-5(c)样品水煤气变换催化活性最高。各种表征结果表明,浸渍液pH对催化剂体系中Co、Mo的络合形态有重要影响,合适pH值有利于活性金属形成Co-Mo双金属络合物,其在硫化过程中容易还原成Co-Mo-S活性相,进而有利于提高催化剂的催化活性。最后,鉴于稀土元素特有的电子结构和优异的电子转移能力,本文合成了复合MgAlM(M=La、Ce和Y)-LDO载体,利用等体积浸渍法制备了系列CoMo/MgAlM-LDO催化剂,探讨了不同稀土离子对CoMo耐硫变换催化剂Co-Mo-S活性相及催化性能的影响。结果发现,以MgAlM-LDO为载体的CoMo耐硫变换催化剂催化性能明显提高,其中以MgAlCe-LDO为载体的催化剂性能改善尤为显着。相关表征结果表明,稀土元素的添加不仅可以增加催化剂表面的碱性位数量,提高Co-Mo-S活性相分散度;另外,稀土元素还可以改变MoS2的堆垛层数和长度,影响Co-Mo-S活性相晶面的暴露数量,进而影响催化剂的催化性能。
二、变换催化剂的使用和评价(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、变换催化剂的使用和评价(论文提纲范文)
(1)KC-102型耐硫变换催化剂在低变炉中的应用总结(论文提纲范文)
0 引言 |
1 变换系统工艺流程简述 |
2 KC-102型耐硫变换催化剂的物化性能 |
3 低变催化剂的运行情况及性能评价 |
3.1 低变催化剂的运行情况 |
3.2 低变催化剂的性能评价 |
4 保护低变催化剂活性及延长其使用寿命的经验 |
4.1 加强气化系统管理并优化调控变换系统 |
4.2 稳定低变炉入口气温度及催化剂床层温度 |
5 结束语 |
(2)甲醇催化剂失活关键因素分析及耐硫型催化剂制备研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 甲醇概述及国内外甲醇催化剂研究现状 |
1.1.1 甲醇概述 |
1.1.2 甲醇催化剂研究现状 |
1.1.3 工业甲醇催化剂存在问题 |
1.2 合成甲醇催化剂活性中心及反应机理 |
1.2.1 合成甲醇催化剂的活性中心 |
1.2.2 合成甲醇的反应机理 |
1.3 合成甲醇催化剂失活主要因素 |
1.3.1 烧结失活 |
1.3.2 中毒失活 |
1.3.3 其他失活 |
1.3.4 甲醇催化剂失活因素分析 |
1.4 耐硫型催化剂的研究现状 |
1.4.1 耐硫变换催化剂的特点及组成 |
1.4.2 耐硫变换催化剂 |
1.5 研究思路及内容 |
1.5.1 研究思路 |
1.5.2 研究内容 |
第二章 实验方法 |
2.1 实验原料和仪器 |
2.1.1 实验原料 |
2.1.2 实验仪器 |
2.2 原位红外设备搭建 |
2.3 催化剂的制备 |
2.3.1 共沉淀法CZCA的制备 |
2.3.2 水热合成法CZCA的制备 |
2.4 催化剂活性评价 |
2.5 催化剂的表征 |
2.5.1 XRD表征 |
2.5.2 BET表征 |
2.5.3 TEM表征 |
2.5.4 XPS表征 |
2.5.5 XRF表征 |
2.5.6 FT-IR表征 |
第三章 贵州某企业甲醇失活催化剂表征及分析 |
3.1 引言 |
3.2 企业分析报表数据说明 |
3.3 企业催化剂失活原因分析 |
3.3.1 XRF分析 |
3.3.2 XRD分析 |
3.3.3 XPS分析 |
3.3.4 BET分析 |
3.3.5 TEM分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 合成甲醇反应机理探讨 |
4.1 引言 |
4.2 RK-5催化剂程序升温还原的原位红外光谱 |
4.3 RK-5催化剂程序升温反应原位分析 |
4.3.1 催化反应原位DRIFT光谱表征 |
4.3.2 反应机理分析 |
4.4 中毒RK-5催化剂程序升温反应红外光谱 |
4.5 本章小结 |
第五章 耐硫型铜基催化剂的制备和优化 |
5.1 引言 |
5.2 耐硫型催化剂与企业催化剂性能对比 |
5.3 制备条件对催化剂性能的影响 |
5.3.1 沉淀温度的影响 |
5.3.2 沉淀pH值的影响 |
5.3.3 老化时间的影响 |
5.4 焙烧条件对催化剂性能的影响 |
5.4.1 不同焙烧时间对催化剂物化性质的表征 |
5.4.2 不同焙烧时间催化剂活性评价 |
5.4.3 不同焙烧温度对催化剂物化性质的表征 |
5.4.4 不同焙烧温度催化剂活性评价 |
5.5 制备方法对催化剂性能的影响 |
5.5.1 制备方法对催化剂结构性质的影响 |
5.5.2 制备方法对催化剂催化性能的影响 |
5.6 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
(3)生物质可燃气变换-甲烷化双功能催化剂设计、性能及放大研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 生物质可燃气提质原理与工艺 |
1.2.1 生物质可燃气提质原理 |
1.2.2 生物质可燃气提质工艺 |
1.3 水气变换催化剂国内外研究现状 |
1.3.1 活性组分 |
1.3.2 载体 |
1.3.3 助剂 |
1.4 CO甲烷化催化剂国内外研究现状 |
1.4.1 活性组分 |
1.4.2 载体 |
1.4.3 助剂 |
1.5 变换-甲烷化催化剂国内外研究现状 |
1.5.1 变换-甲烷化协同催化剂 |
1.5.2 变换-甲烷化抑制催化剂 |
1.5.3 活性组分与助剂元素周期表分布 |
1.6 负载型催化剂制备方法与成型工艺 |
1.6.1 制备方法 |
1.6.2 成型工艺 |
1.6.3 优缺点比较 |
1.7 研究路线和方法 |
参考文献 |
第二章 变换-甲烷化双功能催化剂活性组分设计与性能 |
2.1 引言 |
2.2 催化剂制备、表征及性能研究 |
2.2.1 所需试剂及仪器 |
2.2.2 制备方法与过程 |
2.2.3 表征手段和分析 |
2.2.4 性能研究加评价 |
2.3 Ni/γ-Al_2O_3单金属催化剂验证实验 |
2.3.1 催化剂表征结果 |
2.3.2 反应温度的影响 |
2.3.3 H_2/CO的影响 |
2.3.4 含水量的影响 |
2.4 Ni-M/γ-Al_2O_3双金属催化剂筛选实验 |
2.4.1 新鲜与还原态催化剂表征 |
2.4.2 催化剂性能评价 |
2.4.3 反应后催化剂表征 |
2.4.4 Ni-Mn和 Ni-Cr催化剂比较研究 |
2.5 Ni-Mn协同作用微观吸附解释 |
2.5.1 理论与软件介绍 |
2.5.2 小分子及催化剂表面建模 |
2.5.3 催化剂表面吸附 |
2.6 本章小结 |
参考文献 |
第三章 变换-甲烷化双功能催化剂助剂设计与性能 |
3.1 引言 |
3.2 催化剂制备、表征及性能研究 |
3.2.1 所需试剂及仪器 |
3.2.2 制备方法与过程 |
3.2.3 表征手段和分析 |
3.2.4 性能研究加评价 |
3.3 新鲜催化剂和还原态催化剂表征 |
3.3.1 微波焙烧过程分析 |
3.3.2 N_2等温吸附 |
3.3.3 XRD |
3.3.4 H_2-TPR和H_2-TPD |
3.3.5 TEM |
3.4 催化剂性能评价及反应后表征 |
3.4.1 性能评价 |
3.4.2 反应后表征 |
3.4.3 Re的助剂作用及浸渍顺序的影响 |
3.4.4 催化剂稳定性实验 |
3.5 本章小结 |
参考文献 |
第四章 变换-甲烷化双功能催化剂载体设计与性能 |
4.1 引言 |
4.2 催化剂制备、表征及性能研究 |
4.2.1 所需试剂及仪器 |
4.2.2 制备方法与过程 |
4.2.3 表征手段和分析 |
4.2.4 性能研究加评价 |
4.3 新鲜催化剂和还原态催化剂表征 |
4.3.1 XRF和N_2等温吸附 |
4.3.2 XRD |
4.3.3 H_2-TPR和H_2-TPD |
4.4 催化剂性能评价及反应后表征 |
4.4.1 性能评价 |
4.4.2 反应后表征 |
4.4.3 Re助剂作用 |
4.4.4 催化剂形成过程 |
4.5 本章小结 |
参考文献 |
第五章 变换-甲烷化双功能催化剂放大研究 |
5.1 引言 |
5.2 催化剂动力学研究 |
5.2.1 所需试剂及仪器 |
5.2.2 制备方法与过程 |
5.2.3 动力学实验 |
5.3 动力学实验结果 |
5.3.1 消除内、外扩散 |
5.3.2 动力学实验结果与模型计算 |
5.3.3 模型验证与比较 |
5.4 催化剂成型试制 |
5.4.1 所需试剂及仪器 |
5.4.2 成型方法与过程 |
5.4.3 机械强度测试 |
5.4.4 成型催化剂性能测试 |
5.5 成型催化剂机械强度分析 |
5.5.1 胶黏剂种类的影响 |
5.5.2 水粉比的影响 |
5.5.3 胶粉比的影响 |
5.6 成型催化剂性能比较 |
5.7 本章小结 |
参考文献 |
第六章 全文总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 本文创新点 |
6.3 进一步工作展望 |
致谢 |
攻读博士学位期间学术成果 |
(4)Cu/Fe3O4催化剂的制备及其水煤气变换性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 前言 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 水煤气变换反应催化剂的研究进展 |
1.2.1 负载Au催化剂 |
1.2.2 负载Pt催化剂 |
1.2.3 负载Cu催化剂 |
1.2.4 Cu-Fe水煤气变换催化剂 |
1.3 本研究的立题依据及研究内容 |
1.3.1 立题依据 |
1.3.2 研究内容 |
第二章 实验部分 |
2.1 实验气体与试剂 |
2.2 实验装置及仪器 |
2.3 催化剂制备 |
2.4 催化剂水煤气变换性能评价 |
2.4.1 性能评价装置 |
2.4.2 催化剂性能评价条件 |
2.5 样品表征 |
2.5.1 热重-差热分析(TG-DSC) |
2.5.2 N_2物理吸脱附(N_2-physisorption) |
2.5.3 X-射线粉末衍射(XRD) |
2.5.4 显微共聚焦拉曼光谱(Raman) |
2.5.5 X射线光电子能谱(XPS) |
2.5.6 电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES) |
2.5.7 H_2程序升温还原(H_2-TPR) |
2.5.8 CO_2程序升温脱附(CO_2-TPD) |
2.5.9 O_2程序升温氧化(O_2-TPO) |
2.5.10 失活催化剂的热处理分析 |
2.5.11 N_2O选择性氧化 |
第三章 CuFe_2O_4焙烧温度对Cu/Fe_3O_4水煤气变换反应性能的影响 |
3.1 引言 |
3.2 CuFe_2O_4前驱体的制备 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 前驱体XRD表征 |
3.3.2 焙烧过程的热分析 |
3.3.3 前驱体的N_2物理吸脱附分析 |
3.3.4 前驱体的H_2-TPR分析 |
3.3.5 N_2O选择性氧化实验 |
3.3.6 活性测试后的XRD分析 |
3.3.7 催化剂WGS反应性能评价 |
3.4 本章小结 |
第四章 CuFe_2O_4晶相对Cu/Fe_3O_4催化剂水煤气变换反应性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 CuFe_2O_4前驱体的制备 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 催化剂前驱体的XRD分析 |
4.3.2 催化剂前驱体的织构特征 |
4.3.3 催化剂前驱体的还原性能 |
4.3.4 不同催化剂的N_2O选择性氧化实验 |
4.3.5 活性测试后催化剂的XRD分析 |
4.3.6 Cu/Fe_3O_4催化剂的CO_2-TPD分析 |
4.3.7 催化剂的Raman光谱分析 |
4.3.8 Cu/Fe_3O_4催化剂的XPS分析 |
4.3.9 催化剂的性能评价 |
4.4 本章小结 |
第五章 Cu/Fe_3O_4催化剂的氧化还原再生方法 |
5.1 引言 |
5.2 Cu/Fe_3O_4催化剂的制备 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 Cu/Fe_3O_4催化剂的XRD分析 |
5.3.2 前驱体和氧化再生处理催化剂的H_2-TPR分析 |
5.3.3 失活催化剂的热处理分析 |
5.3.4 失活催化剂的O_2-TPO分析 |
5.3.5 不同Cu/Fe_3O_4催化剂的CO_2-TPD分析 |
5.3.6 不同Cu/Fe_3O_4催化剂的Raman分析 |
5.3.7 不同Cu/Fe_3O_4催化剂的XPS分析 |
5.3.8 不同Cu/Fe_3O_4催化剂的活性评价 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历 |
在读期间已发表的论文和专利 |
(5)生物质气化合成醇基液体燃料的催化剂体系及工艺研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 能源现状概述 |
1.1.2 生物质能源的现状及研究意义 |
1.2 生物质气化以及重整变换的研究进展 |
1.3 生物质气化合成醇基液体燃料的研究进展 |
1.4 变换重整催化剂的研究进展 |
1.5 催化剂积碳的研究进展 |
1.6 本论文的研究思路、方案和框架 |
1.6.1 主要研究思路和方案 |
1.6.2 本文结构框架和技术路线 |
第二章 实验方法及表征手段 |
2.1 催化剂的制备 |
2.1.1 实验所用化学试剂及气体 |
2.1.2 催化剂的制备 |
2.1.3 催化剂的成型 |
2.2 催化剂催化活性评价 |
2.2.1 活性评价装置 |
2.2.1.1 变换重整评价装置 |
2.2.1.2 醇基液体燃料合成评价装置 |
2.2.2 数据处理方法 |
2.2.2.1 生物质气化H_2和CO富集及H_2/CO比值调变的数据处理方法 |
2.2.2.2 合成醇基液体燃料的数据处理方法 |
2.3 催化剂物理化学性质的表征方法 |
2.3.1 低温N_2物理吸脱附法(BET) |
2.3.2 高分辨率扫描电镜(SEM) |
2.3.3 X射线衍射(XRD) |
2.3.4 程序升温还原(H_2-TPR) |
2.3.5 程序升温吸脱附(NH_3-TPD) |
2.3.6 热重分析(TG) |
2.3.7 高分辨率透射电镜(TEM) |
2.3.8 负载牢固性测试 |
第三章 生物质气化燃气中H_2和CO富集的催化剂制备及工艺研究 |
3.1 催化剂的制备及表征方法 |
3.1.1 催化剂的制备及预处理 |
3.1.1.1 载体堇青石的预处理 |
3.1.1.2 xNi-yCo-zZr/堇青石催化剂的制备及预处理 |
3.1.1.3 xNi-yCo-zRh/堇青石催化剂的制备及预处理 |
3.1.2 催化剂的表征方法 |
3.1.3 催化剂的活性评价 |
3.2 催化剂对生物质气化燃气中H_2和CO富集的效果评价 |
3.2.1 xNi-yCo-zZr/堇青石催化剂的效果评价 |
3.2.1.1 xNi-yCo-zZr/堇青石催化剂活性的考察 |
3.2.1.2 反应温度对xNi-yCo-zZr/堇青石催化剂活性的影响 |
3.2.1.3 xNi-yCo-zZr/堇青石催化剂稳定性的考察 |
3.2.2 xNi-yCo-zRh/堇青石催化剂的效果评价 |
3.2.2.1 xNi-yCo-zRh/堇青石催化剂的表征 |
3.2.2.2 浸渍方式对xNi-yCo-zRh/堇青石催化剂活性的影响 |
3.2.2.3 反应温度对xNi-yCo-zRh/堇青石催化剂活性的影响 |
3.2.2.4 催化剂形状对xNi-yCo-zRh/堇青石催化剂活性的影响 |
3.2.2.5 焙烧温度对xNi-yCo-zRh/堇青石催化剂活性的影响 |
3.2.2.6 预处理还原温度对xNi-yCo-zRh/堇青石催化剂活性的影响 |
3.2.3 xNi-yCo-zRh/基堇青石催化剂稳定性测试 |
3.2.4 xNi-yCo-zRh/基堇青石催化剂稳定性测试后的TG测试 |
3.2.5 xNi-yCo-zRh/基堇青石催化剂定向变换和积碳反应机理的初步探索 |
3.3 本章小结 |
第四章 生物质气化燃气中H_2/CO比值调变催化剂的制备及工艺研究 |
4.1 催化剂的制备及表征方法 |
4.1.1 催化剂载体HZSM-5分子筛的制备及预处理 |
4.1.2 负载Ni基及其它活性金属组分的系列催化剂的制备 |
4.1.3 催化剂表征方法 |
4.1.4 催化剂的活性评价 |
4.2 催化剂对生物质气化燃气中H_2/CO比值调变的效果评价 |
4.2.1 xNi-yCo-zRh/HZSM-5分子筛催化剂的表征 |
4.2.1.1 XRD表征 |
4.2.1.2 元素分析表征 |
4.2.1.3 SEM表征 |
4.2.1.4 H_2-TPR表征 |
4.2.1.5 NH_3-TPD表征 |
4.2.1.6 N_2吸附表征 |
4.2.2 xNi-yCo-zR/HZSM-5分子筛催化剂的效果评价 |
4.2.3 催化剂稳定性测试 |
4.2.4 催化剂的再生效果考察 |
4.2.5 催化剂积碳分析 |
4.2.5.1 反应后催化剂的TG-DSC表征分析 |
4.2.5.2 反应后催化剂的TEM表征分析 |
4.3 CH_4催化重整的反应动力学 |
4.3.1 反应动力学理论 |
4.3.2 动力学模型 |
4.3.2.1 Mars-Van Krevelen模型 |
4.3.2.2 Power-rate law模型 |
4.3.3 动力学实验设计 |
4.3.4 内外扩散消除实验 |
4.3.5 反应温度和进样浓度对转化率的影响 |
4.3.6 CH_4重整反应动力学探讨 |
4.3.6.1 MVK模型拟合 |
4.3.6.2 Power-rate Law模型拟合 |
4.4 本章小结 |
第五章 生物质气化燃气经过变换重整后合成醇基液体燃料的催化剂制备及工艺研究 |
5.1 合成醇基液体燃料催化剂的活性评价装置及工艺条件 |
5.2 合成醇基液体燃料上CuFeNi/ZrO_2改性催化剂的制备及工艺研究 |
5.2.1 合成醇基液体燃料上CuFeNi/ZrO_2改性催化剂的制备 |
5.2.2 合成醇及液体燃料上CuFeNi/ZrO_2改性催化剂的效果评价 |
5.2.2.1 负载量对催化剂活性的影响 |
5.2.2.2 温度对催化剂反应活性的影响 |
5.3 合成醇基液体燃料催化剂性能的比较 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 展望 |
6.3 创新点 |
参考文献 |
ABSTRACT |
攻读博士期间科研情况 |
(6)Co2C基低温水煤气变换催化剂的设计及其反应性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 课题研究的目的和意义 |
1.3 国内外研究概况 |
1.3.1 水煤气变换反应 |
1.3.2 水煤气变换反应催化剂 |
1.3.3 过渡金属碳化物 |
1.4 论文的主要研究内容 |
第二章 实验部分 |
2.1 实验中所用的试剂、气体和仪器 |
2.2 反应评价装置 |
2.2.1 固定床反应器 |
2.2.2 反应器恒温区的测定 |
2.2.3 质量流量计的标定 |
2.3 催化剂的制备 |
2.3.1 共沉淀法 |
2.3.2 浸渍法 |
2.4 催化剂的表征 |
2.4.1 N_2物理吸脱附(BET) |
2.4.2 氢气程序升温还原&质谱(H_2-TPR&MS) |
2.4.3 X-射线衍射(XRD) |
2.4.4 透射电子显微镜-能量散射X-射线能谱(TEM-EDS) |
2.5 催化剂的评价 |
2.5.1 催化剂的评价 |
2.5.2 产物分析 |
2.5.3 CO转化率和产物选择性计算 |
第三章 Co_2C基低温水煤气变换催化剂构效的研究 |
3.1 催化剂的表征结果 |
3.1.1 TPR表征结果 |
3.1.2 XRD表证结果 |
3.1.3 TEM表征结果 |
3.2 催化剂的评价结果 |
3.2.1 还原温度对催化剂性能的影响 |
3.2.2 反应温度对催化剂性能的影响 |
3.2.3 反应空速对催化剂性能的影响 |
3.2.4 原料气配比对催化剂性能的影响 |
3.3 讨论 |
3.4 小结 |
第四章 Mn助剂对Co_2C基低温水煤气变换催化剂构效的影响研究 |
4.1 催化剂表征结果 |
4.1.1 XRF和 TPR表征结果 |
4.1.2 XRD表征结果 |
4.1.3 TEM表征结果 |
4.2 催化剂评价结果 |
4.2.1 Mn助剂对催化剂性能的影响 |
4.2.2 反应温度对催化剂性能的影响 |
4.2.3 反应空速对催化剂性能的影响 |
4.2.4 原料气配比对催化剂性能的影响 |
4.3 讨论 |
4.4 小结 |
第五章 金属助剂对Co_2C基低温水煤气变换催化剂构效的影响研究 |
5.1 催化剂表征结果 |
5.1.1 XRF和 BET表征结果 |
5.1.2 XRD表征结果 |
5.1.3 TEM表征结果 |
5.2 催化剂评价结果 |
5.3 讨论 |
5.4 小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文 |
作者在攻读硕士学位期间所作的项目 |
致谢 |
(7)钾修饰镁铝水滑石富氢气体中温CO/CO2净化研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
主要符号对照表 |
第1章 引言 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 化石燃料脱碳和制氢 |
1.1.2 中温CO/CO_2净化技术简介 |
1.1.3 中温CO/CO_2净化的工业应用 |
1.2 国内外研究现状分析 |
1.2.1 固体CO_2吸附剂综述 |
1.2.2 水滑石的合成和表征 |
1.2.3 钾修饰镁铝水滑石吸附模型 |
1.2.4 钾修饰镁铝水滑石吸附机理 |
1.2.5 中温吸附法CO/CO_2净化深度 |
1.2.6 循环吸附/解吸工艺设计与优化 |
1.2.7 系统能耗分析 |
1.2.8 存在的主要问题 |
1.3 论文研究思路与研究内容 |
1.3.1 论文研究思路 |
1.3.2 论文研究内容 |
第2章 钾修饰镁铝水滑石高压吸附动力学及建模 |
2.1 本章引论 |
2.2 静态床高压动力学测试方法 |
2.2.1 容积标定 |
2.2.2 吸附动力学测试与计算 |
2.2.3 对温度偏差的修正 |
2.2.4 对CO_2泄露的修正 |
2.3 高压吸附动力学测试结果 |
2.3.1 钾修饰镁铝水滑石材料表征 |
2.3.2 测试方法验证 |
2.3.3 吸附压力和温度的影响 |
2.3.4 真空条件下解吸性能 |
2.3.5 高压循环稳定性 |
2.4 高压吸附动力学建模 |
2.4.1 建模方法 |
2.4.2 动力学模型的标定与验证 |
2.4.3 温度和压力的影响机制 |
2.5 本章小结 |
第3章 钾修饰镁铝水滑石吸附机理及吸附剂优化 |
3.1 本章引论 |
3.2 材料合成和表征方法 |
3.2.1 样品合成方法 |
3.2.2 材料表征方法 |
3.2.3 CO_2吸附性能评价方法 |
3.2.4 CO_2吸附机理原位测试方法 |
3.3 K_2CO_3浸渍对镁铝水滑石CO_2吸附的增强机理 |
3.3.1 钾修饰镁铝水滑石材料表征 |
3.3.2 钾修饰镁铝水滑石CO_2吸附/解吸性能 |
3.3.3 钾修饰镁铝水滑石CO_2吸附原位红外表征 |
3.3.4 K_2CO_3浸渍和Mg/Al比的协同机理 |
3.4 有机溶剂洗涤法(AMOST)制备高性能水滑石吸附剂 |
3.4.1 AMOST方法介绍 |
3.4.2 AMOST对水滑石材料形貌的影响 |
3.4.3 AMOST对CO_2吸附性能的影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 催化剂/吸附剂复合系统单塔建模和验证 |
4.1 本章引论 |
4.2 CO_2吸附热力学平衡浓度计算和降低 |
4.3 吸附单塔CO_2深度净化分析 |
4.3.1 固定床测试系统介绍 |
4.3.2 基准工况下的净化效率 |
4.3.3 解吸条件的影响 |
4.3.4 蒸汽解吸的影响 |
4.3.5 高压的影响 |
4.3.6 CO/CO_2深度净化循环的设计 |
4.4 复合单塔CO/CO_2深度净化分析 |
4.4.1 实验方法及参数定义 |
4.4.2 基准工况下的净化效率 |
4.4.3 循环性能表征 |
4.4.4 入口气体CO浓度的影响 |
4.4.5 入口气体水气比的影响 |
4.4.6 单塔总压和温度的影响 |
4.4.7 H_2作为平衡气时的净化效率 |
4.5 复合单塔建模 |
4.5.1 建模方法 |
4.5.2 CO、CO_2和H_2突破曲线拟合 |
4.5.3 复合单塔轴向CO和CO_2浓度分析 |
4.5.4 有效CO_2吸附量预测 |
4.6 本章小结 |
第5章 中温变压吸附(ET-PSA)系统建模 |
5.1 本章引论 |
5.2 双塔ET-PSA建模及用于脱碳气中温CO/CO_2净化 |
5.2.1 建模方法及参数定义 |
5.2.2 基准工况下的净化效率 |
5.2.3 操作参数的影响 |
5.2.4 ET-PSA优化运行区域 |
5.3 两段ET-PSA建模及用于变换气中温CO/CO_2净化 |
5.3.1 建模方法 |
5.3.2 第一段8塔ET-PSA净化效率 |
5.3.3 第二段2塔ET-PSA净化效率 |
5.3.4 两段ET-PSA净化效率 |
5.4 本章小结 |
第6章 中温CO/CO_2净化能耗分析和工艺优化 |
6.1 本章引论 |
6.2 IGFC系统建模及参数定义 |
6.3 采用SELEXOL法的IGFC系统 |
6.3.1 IGFC_Selexol系统建模 |
6.3.2 Selexol法净化能耗计算 |
6.4 采用ET-PSA法的IGFC系统 |
6.4.1 IGFC_ET-PSA系统建模 |
6.4.2 ET-PSA法净化能耗计算 |
6.4.3 参数优化对ET-PSA净化能耗的影响 |
6.5 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 论文创新点 |
7.3 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 第3章补充图表 |
附录B 第5章补充图表 |
附录C IGFC系统建模细节 |
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
(8)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 |
(9)CoMo型耐硫变换催化剂不同硫化剂的器外预硫化研究(论文提纲范文)
1 实验部分 |
1.1 实验原料 |
1.2 器外预硫化型催化剂的制备 |
1.3 催化剂的表征 |
1.4 催化剂的反应性能评价 |
2 结果与讨论 |
2.1 器外预硫化型催化剂的物理性质 |
2.2 器外预硫化型催化剂的晶相结构 |
2.3 器外预硫化型催化剂的XPS分析 |
2.4 器外预硫化型催化剂的HRTEM分析 |
2.5 器外预硫化型催化剂的性能评价 |
3 结论 |
(10)助剂对CoMo耐硫变换催化剂表面结构及催化性能的影响(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 水煤气反应简述 |
1.2 传统水煤气反应催化剂的研究概况 |
1.2.1 铁系高温水煤气变换催化剂 |
1.2.2 铜系低温水煤气变换催化剂 |
1.2.3 CoMo系耐硫变换催化剂 |
1.3 CoMo系耐硫变换催化剂的探究 |
1.3.1 CoMo系催化剂制备研究方法 |
1.3.2 CoMo系催化剂载体和载体改性的研究 |
1.3.2.1 CoMo系催化剂载体的研究 |
1.3.2.2 CoMo系催化剂载体改性的研究 |
1.3.3 CoMo系催化剂活性相研究 |
1.4 本课题选题的目的、意义和研究思路 |
第二章 实验部分 |
2.1 主要设备和试剂 |
2.2 催化剂的活性评价 |
2.2.1 催化剂的活性评价装置 |
2.2.2 催化剂的活性评价条件 |
2.2.3 催化剂的活性计算公式: |
2.3 催化剂的表征 |
2.3.1 X射线粉末衍射(XRD) |
2.3.2 比表面积和孔结构的测定(BET) |
2.3.3 H_2程序升温还原(H_2-TPR) |
2.3.4 H_2S程序升温硫化(H_2S-TPS) |
2.3.5 显微共聚焦拉曼光谱(Raman) |
2.3.6 紫外-可见分光光谱(UV-vis) |
2.3.7 场发射扫描电镜(SEM) |
2.3.8 高分辨率透射电镜(HR-TEM) |
第三章 焙烧温度对CoMoCA/MgAl_2O_4耐硫变换催化剂结构和性能的影响 |
3.1 引言 |
3.2 实验内容 |
3.2.1 浸渍液的制备 |
3.2.2 催化剂的制备 |
3.2.3 催化剂的活性评价 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 催化剂的活性测试结果 |
3.3.2 XRD表征与分析 |
3.3.3 H_2-TPR表征与分析 |
3.3.4 H_2S-TPS表征与分析 |
3.3.5 Raman表征与分析 |
3.3.6 UV-vis表征与分析 |
3.3.7 SEM表征与分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 浸渍液pH对CoMoCA/MgAl_2O_4耐硫变换催化剂结构和性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 实验内容 |
4.2.1 不同pH浸渍液的制备 |
4.2.2 催化剂的制备 |
4.2.3 催化剂的活性评价 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 催化剂的活性测试结果 |
4.3.2 XRD表征与分析 |
4.3.3 BET表征与分析 |
4.3.4 H_2-TPR表征与分析 |
4.3.5 Raman表征与分析 |
4.3.6 UV-vis表征与分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 稀土元素对耐硫变换催化剂性能的影响 |
5.1 引言 |
5.2 实验内容 |
5.2.1 载体的制备 |
5.2.2 催化剂的制备 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 XRD表征与分析 |
5.3.2 BET表征与分析 |
5.3.3 CO_2-TPD表征与分析 |
5.3.4 H_2-TPR表征与分析 |
5.3.5 Raman表征与分析 |
5.3.6 HR-TEM表征与分析 |
5.3.7 催化剂的活性评价结果 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历 |
在学期间发表的学术论文及专利 |
四、变换催化剂的使用和评价(论文参考文献)
- [1]KC-102型耐硫变换催化剂在低变炉中的应用总结[J]. 潘迪东. 中氮肥, 2021(04)
- [2]甲醇催化剂失活关键因素分析及耐硫型催化剂制备研究[D]. 卢微维. 贵州大学, 2020(01)
- [3]生物质可燃气变换-甲烷化双功能催化剂设计、性能及放大研究[D]. 董新新. 东南大学, 2020
- [4]Cu/Fe3O4催化剂的制备及其水煤气变换性能研究[D]. 周建科. 福州大学, 2019
- [5]生物质气化合成醇基液体燃料的催化剂体系及工艺研究[D]. 杨延涛. 河南农业大学, 2019(04)
- [6]Co2C基低温水煤气变换催化剂的设计及其反应性能研究[D]. 张然清. 上海大学, 2019
- [7]钾修饰镁铝水滑石富氢气体中温CO/CO2净化研究[D]. 朱炫灿. 清华大学, 2019(02)
- [8]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)
- [9]CoMo型耐硫变换催化剂不同硫化剂的器外预硫化研究[J]. 张孔远,陈彦飞,范思强,崔程鑫,肖常林,刘晨光. 燃料化学学报, 2018(03)
- [10]助剂对CoMo耐硫变换催化剂表面结构及催化性能的影响[D]. 王喜勤. 福州大学, 2017(04)