二氧化碳加氢甲烷化镍锰基催化剂的研究

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《可见光催化CO2甲烷化反应Ni基催化剂载体效应研究》范文

《可见光催化CO2甲烷化反应Ni基催化剂载体效应研究》范文

《可见光催化CO2甲烷化反应Ni基催化剂载体效应研究》篇一一、引言随着全球气候变化和环境问题日益严重,减少二氧化碳排放和有效利用碳资源已成为科研领域的重要课题。

其中,光催化CO2甲烷化反应因其能够利用太阳能和二氧化碳为原料合成甲烷,被视为一种极具潜力的技术。

近年来,镍基催化剂因其在CO2甲烷化反应中表现出良好的催化性能而备受关注。

然而,催化剂载体的选择对催化剂的活性和选择性具有重要影响。

本文旨在研究可见光催化CO2甲烷化反应中Ni基催化剂的载体效应,以期为优化催化剂性能提供理论依据。

二、文献综述在光催化CO2甲烷化反应中,Ni基催化剂因其良好的催化性能和较低的成本而受到广泛关注。

然而,催化剂的活性、选择性和稳定性受多种因素影响,其中催化剂载体的选择是关键因素之一。

目前,常用的载体包括氧化铝、二氧化硅、碳纳米管等。

不同载体具有不同的物理化学性质,如比表面积、孔结构、表面化学性质等,这些性质对催化剂的活性、选择性和稳定性具有重要影响。

三、研究内容本研究以Ni基催化剂为研究对象,探讨了不同载体对可见光催化CO2甲烷化反应的影响。

采用浸渍法、溶胶-凝胶法等制备方法,制备了以不同载体为支撑的Ni基催化剂。

通过XRD、SEM、TEM等手段对催化剂进行表征,分析其晶体结构、形貌和微观结构。

在可见光照射下,以CO2和H2为原料,进行甲烷化反应,考察不同载体对催化剂活性和选择性的影响。

四、结果与讨论(一)载体对催化剂活性的影响实验结果表明,不同载体的Ni基催化剂在可见光催化CO2甲烷化反应中表现出不同的活性。

以碳纳米管为载体的催化剂表现出较高的活性,这可能与碳纳米管的高比表面积和良好的电子传导性能有关。

而以氧化铝为载体的催化剂活性相对较低,可能与氧化铝的表面化学性质和孔结构有关。

(二)载体对催化剂选择性的影响载体对催化剂的选择性也有重要影响。

实验发现,以碳纳米管为载体的催化剂在反应过程中具有较高的甲烷选择性。

这可能是因为碳纳米管能够提供更多的活性位点,促进CO2的活化,并抑制副反应的发生。

二氧化碳催化加氢甲烷化研究进展

二氧化碳催化加氢甲烷化研究进展
2 催化剂
在目前进行的二氧化碳甲烷化研究中 ,一般认 为负载型的 Ⅷ族金属元素是该过程合适的催化剂 。 该类催化剂通常由过渡金属的盐类溶液通过浸渍或 共沉淀法负载于氧化物表面 ,再经过高温焙烧 、加氢 还原制得 。此外用于甲烷化过程的还有一些由金属 簇合物衍生的负载型催化剂 、非晶态合金 催化 剂 等 [ 9 - 10 ] 。用于 CO2 加 氢 甲 烷 化 的 催 化 剂 主 要 有 Ru、N i、Co、Fe、等 ,普遍采用的氧化物载体有 A l2 O3 、 SiO2、海泡石 、TiO2 、ZrO2 等 。 2. 1 催化活性与金属的关系
催化剂的性能与金属密切相关 。经研究发现 , 在不同载体上各种金属催化剂作用下的转化数的大 小顺序如下 :
TiO2 : Ru > N i > Co > Fe; ZrO2 : Ru > N i > Co >
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1 CO2 催化加氢反应机理
CO2 是一种稳定物质 ,其标准生成热为 ΔfGm = 394. 38 kJ /mol,可以看成一种弱的氧化剂 ,在输入足 够能量时可以被还原 ,同时 CO2 是一种配位体 ,具有 较小的给电子能力和较大的接受电子能力 ,能与许 多金属生成络合物 。
当 CO2 与 H2 按一定比例混合后 ,在 Ru、N i、Co 等催化剂条件下 ,可反应生成 CH4 。其反应过程为 :
第203049卷年第6月3期
高建国等 :二氧化碳催化加氢甲烷化研究进展
·25·
用 ,担载量的提高使得催化剂表面离解和吸附的氢 数量上升 ,而二氧化碳则通过与吸附氢的作用转变 为更多的表面含氧酸根类物种 ,作为主要的反应中 间物 ,这些物种数量上的增加可带来催化活性的提 高 [ 25 ] 。在担载量较低的情况下更有利于尖晶石类 物种 的 形 成 , 使 催 化 剂 的 催 化 活 性 变 差 , 如 Co / A l2 O3 、Co / SiO2 、Co /海泡石等易生成尖晶石的催化 剂体系 。但过高的负载量易导致金属氧化物游离于 载体表面 ,游离态的金属氧化物脱离载体表面 ,降低 了金属的分散度 ,并生成颗粒较大的聚集体 ,还原后 形成粒度较大的金属颗粒 ,在反应中易于烧结 。同 时 ,过多游离态金属氧化物的出现也造成了金属的 浪费 ,这在实际应用中是应当尽量避免的 。对于 Co 催化剂担载量在 1% ~20%范围内 ,反应转化率和 目标产物选择性均随金属负载量上升 ,当超过 20% 后 ,上升变缓 ; Ru的担载量 0. 3% ~1. 0%范围内与 Co具有相同的变化趋势 。对于 Ru催化剂 ,担载量 在 0. 5%为宜 [ 26 ] 。江琦 [ 25 ]对 N i /A l2 O3 催化剂体系 担载量在 0. 95% ~47%范围内的催化活性研究发 现 ,当担载量小于 1%时 , N i( Ⅱ)在焙烧过程中易进 入 A l2 O3 晶格 ,生成四面体配位的 N iA l2 O4 ,这种尖 晶石结构的物种因难以在氢气中还原而影响活性 ; 担载 量 高 于 5% 时 , 焙 烧 的 体 系 不 易 生 成 大 量 N iA l2 O4 ,而使活性提高 ;当担载量高于 16%时 ,游离 态 N iO 出现 , N iO 的出现除了造成担载金属的浪费 外 ,还可能产生烧结 ,这是需要避免的 。一般 N i担 载量在 15%左右为宜 [ 27 ] 。选择合适的担载量既可 以提高转化率又可以节约成本 。

《可见光催化CO2甲烷化反应Ni基催化剂载体效应研究》范文

《可见光催化CO2甲烷化反应Ni基催化剂载体效应研究》范文

《可见光催化CO2甲烷化反应Ni基催化剂载体效应研究》篇一一、引言随着全球气候变暖问题的日益严重,减少温室气体排放、实现环境友好型能源的利用成为科学研究的热点。

其中,二氧化碳(CO2)的转化和利用尤为关键。

光催化CO2甲烷化反应是一种重要的技术手段,该过程可以高效地利用太阳能,将CO2转化为甲烷(CH4),从而达到减缓温室效应的目的。

在此过程中,催化剂的种类及其载体效应对于提高光催化性能具有重要意义。

本研究着重于探究可见光催化CO2甲烷化反应中Ni基催化剂的载体效应。

二、文献综述关于光催化CO2甲烷化反应的研究已取得一定的成果。

催化剂的设计与选择、载体的作用以及反应机理等方面都得到了广泛的研究。

其中,Ni基催化剂因其良好的催化活性和选择性被广泛关注。

然而,关于Ni基催化剂载体的研究尚不够深入,载体的性质对催化剂性能的影响机制尚不明确。

因此,深入研究Ni基催化剂的载体效应对于提高光催化CO2甲烷化反应的效率具有重要意义。

三、研究内容1. 实验材料与方法本实验采用不同种类的载体(如氧化铝、二氧化硅、碳纳米管等)负载Ni基催化剂,进行可见光催化CO2甲烷化反应的实验。

通过改变载体的种类和性质,探究载体对催化剂性能的影响。

实验中,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对催化剂进行表征,分析其结构、形貌和组成。

2. 结果与讨论(1)载体对催化剂结构的影响实验结果表明,不同载体的使用对Ni基催化剂的结构产生了显著影响。

例如,氧化铝载体可以增强催化剂的结晶度,而碳纳米管载体则有利于形成更小的Ni颗粒。

这些变化有助于提高催化剂的活性。

(2)载体对催化剂光吸收性能的影响载体对催化剂的光吸收性能也有显著影响。

例如,二氧化硅载体具有较高的比表面积和良好的光学性能,有利于提高催化剂的光吸收能力。

此外,某些载体还可以通过表面修饰或掺杂等方式改善催化剂的光学性能。

(3)载体对催化剂活性的影响实验发现,合适的载体可以显著提高Ni基催化剂的活性。

《2024年动态诱导法制备镍基催化剂及其甲烷二氧化碳重整反应性能研究》范文

《2024年动态诱导法制备镍基催化剂及其甲烷二氧化碳重整反应性能研究》范文

《动态诱导法制备镍基催化剂及其甲烷二氧化碳重整反应性能研究》篇一一、引言近年来,能源问题与环保压力不断增长,因此寻求替代能源以及有效利用碳资源的技术变得至关重要。

其中,甲烷与二氧化碳的重整反应(简称CH4-CO2重整)因其能够同时利用甲烷与二氧化碳的碳资源,生成合成气(CO+H2)等重要化工原料,被视为一个潜力巨大的绿色技术。

在此过程中,催化剂起着关键的作用,其中镍基催化剂因价格低廉且活性高而备受关注。

本文将详细介绍动态诱导法制备的镍基催化剂及其在CH4-CO2重整反应中的性能研究。

二、动态诱导法制备镍基催化剂1. 材料与设备制备过程中所需的主要材料包括镍盐、载体(如氧化铝)、助剂等。

设备包括搅拌器、干燥机、焙烧炉等。

2. 制备过程我们采用动态诱导法,首先将载体和镍盐等材料进行预处理,然后在特定的温度和压力下进行动态混合和还原。

这种方法能有效地将镍盐分散到载体上,形成均匀的活性组分。

3. 催化剂表征通过XRD、SEM、TEM等手段对制备的催化剂进行表征,观察其晶体结构、形貌及活性组分的分布情况。

三、甲烷二氧化碳重整反应性能研究1. 反应原理CH4-CO2重整反应是一种吸热反应,主要生成CO和H2。

此过程中,催化剂的活性、选择性及稳定性对反应性能有着重要影响。

2. 反应条件我们设定了不同的温度、压力和空速等条件,以研究这些因素对反应性能的影响。

3. 实验结果与分析实验结果显示,动态诱导法制备的镍基催化剂在CH4-CO2重整反应中表现出良好的性能。

在适当的温度和压力下,催化剂的活性、选择性及稳定性均较高。

通过对比不同制备方法及不同条件的催化剂性能,我们发现动态诱导法制备的催化剂具有更高的活性和更稳定的性能。

四、结论本研究通过动态诱导法制备了镍基催化剂,并对其在CH4-CO2重整反应中的性能进行了深入研究。

实验结果表明,该催化剂在适当的反应条件下表现出良好的活性、选择性和稳定性。

这为进一步开发高效、稳定的催化剂提供了新的思路和方法。

催化剂在CO2催化加氢中应用的研究进展

催化剂在CO2催化加氢中应用的研究进展

催化剂在CO2催化加氢中应用的研究进展随着全球气候变化日益严峻,CO2的排放成为了当今世界所面临的一个重要问题。

为了减缓CO2的排放压力,越来越多的研究者开始探索利用催化剂在CO2催化加氢中应用,以将CO2转化为高能量燃料,或者制备高附加值化学品。

本文旨在对当前国内外关于CO2催化加氢催化剂研究的最新进展进行综述,探讨其中存在的问题及未来的发展方向。

一、CO2催化加氢的反应机理在CO2催化加氢中,催化剂起到了至关重要的作用,它不仅可以加速反应速率,还可以改变反应机理、改善产物选择性、增加反应稳定性等。

目前,CO2催化加氢的反应机理主要有以下几个方面:(1)二氧化碳加氢生成甲烷:CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O该反应需要一个弱酸性的催化剂,常用的包括Ni、Ru等过渡金属。

(2)二氧化碳加氢生成一氧化碳:CO2 + 2H2 → CO + 2H2O该反应需要一个强酸性的催化剂,常用的包括Cu-ZnO-ZrO2、Rh/MgO等材料。

(3)二氧化碳加氢生成甲醇:CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O该反应需要相对于甲烷反应而言更强的酸性催化剂,如ZnO、Cu-ZnO等。

(4)二氧化碳加氢生成碳氢酸:CO2 + 4H2 → HCOOH +2H2O该反应需要一个弱碱性的催化剂,如Pd-MgO等。

二、CO2催化加氢催化剂的分类与研究进展CO2催化加氢催化剂主要可以分为金属催化剂、无机非金属催化剂以及杂多催化剂三类。

(1)金属催化剂金属催化剂是最常用的一类催化剂,包括Ni、Cu、Pt、Pd等。

其中Ni和Cu催化剂对CO2加氢生成甲烷的催化活性最高。

近年来,人们通过调控Ni和Cu的化学状态、不同载体等方面对其进行优化,提高其催化活性和产物选择性。

例如,研究表明,将Ni/CeO2催化剂中的Ni粒径控制在2-3 nm左右,可以有效地提高其甲烷选择性,同时还能使反应速率增加2倍以上。

(2)无机非金属催化剂无机非金属催化剂包括氮化物、氧化物、硫化物等,这些材料具有较高的催化活性和选择性。

二氧化碳选择加氢负载镍催化剂研究

二氧化碳选择加氢负载镍催化剂研究

二氧化碳选择加氢负载镍催化剂研究
近年来,全球温室效应、资源稀缺的问题越来越引人担忧,因此,研究“废弃物”二氧化碳的再利用是一项备受关注的研究领域。

其中,通过选择合适的催化剂将二氧化碳转化为有价值的化学品和燃料是一
种具有潜力和前景的方法。

镍基催化剂作为一种高效、便宜且易于制
备的重要型号催化剂,被广泛关注。

二氧化碳选择加氢是一种非常重要的转化途径,可将具有高氧化状态
的二氧化碳氧化还原成为含有更丰富的化学键的产物。

加氢负载催化
剂极大地帮助二氧化碳选择加氢反应的进行,所以在该反应中加入了
负载镍催化剂,取得了很好的效果,不仅反应速率高,而且产物选择
性好。

众所周知,催化剂的活性、选择性和稳定性是实现催化反应的
关键,而金属负载催化剂的催化剂作用机制很大程度上取决于金属粒
子与载体之间的相互作用,所以找到一种合适的载体对于制备高性能
的催化剂至关重要。

研究表明,在选择负载镍催化剂时,载体的物理
化学性质、比表面积以及孔径结构等都对催化剂的性能影响很大。

总结而言,当前研究表明,二氧化碳选择加氢负载镍催化剂是一
种非常重要的转化途径。

其不仅可以转化“废弃物”二氧化碳,而且
可以获得有价值的化学品和燃料。

目前,研究的重点在于寻找更加高
效稳定的催化剂和载体,进一步提高二氧化碳选择加氢反应的选择性
和产率,以应对全球资源渐渐减少的问题,有着十分重要的意义。

浅谈二氧化碳甲烷化及Ni基催化剂

浅谈二氧化碳甲烷化及Ni基催化剂

浅谈二氧化碳甲烷化及Ni基催化剂杜浩天【摘要】CO2的回收与资源化利用在环境和能源领域是一个热点研究方向.本文介绍了CO2加氢甲烷化生产CH4的背景及技术研究现状,以及近年来Ni基催化剂用于CO2甲烷化的研究进展,分析探讨了目前提高催化剂CO2甲烷化低温活性的研究方法,及催化剂低温高效性能与其微观结构的关系.【期刊名称】《化工中间体》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】2页(P164-165)【关键词】二氧化碳;加氢;CO2甲烷化;Ni基催化剂【作者】杜浩天【作者单位】成都七中实验学校四川 610000【正文语种】中文【中图分类】O1.引言CO2是大气中主要的温室气体,CO2排放主要来自化石燃料的燃烧,2016年以煤、石油和天然气为主的燃料其消费量占全球能源消费量的85.5%,产生的CO2排放量高达33432Mt。

持续增加的碳基能源消耗量,使大气中CO2的浓度持续不断地增加,不止造成了全球气候变暖问题,也诱发了其他一系列生态环境问题,如酸雨、动物迁徙等,引起了世界各国的广泛重视。

近年来,对CO2的减排、回收及资源化利用越来越受到关注,将CO2转化为能源产品可以实现碳的循环再利用,对环境和能源领域均具有重大意义。

工业上CO2的回收和资源化利用主要包括捕集回收技术,如CO2吸收法、吸附分离法和膜分离法等化工产品,以及CO2转化应用技术,如以CO2为原料催化加氢生产甲烷、甲醇、甲酸及二甲醚等。

CO2转化应用技术表现出很强的吸引力,具有较好的发展前景,目前此类应用技术占CO2利用技术的~40%。

其中,CO2加氢甲烷化与生成其它碳氢化合物或醇类的反应相比,CO2甲烷化的反应速度快、转化率和选择性高,在反应热力学方面具有明显的优势。

CO2加氢甲烷化合成甲烷不仅可以实现CO2减排,还可以作为重要的天然气补充来源,解决天然气供应短缺的问题,具有十分广阔的发展前景。

2.CO2甲烷化反应CO2甲烷化反应是指CO2和H2在一定温度和压力、在催化剂作用下反应生成CH4和H2O的过程。

Ni-Mo-P基催化剂的CH4-CO2重整性能研究的开题报告

Ni-Mo-P基催化剂的CH4-CO2重整性能研究的开题报告

Ni-Mo-P基催化剂的CH4-CO2重整性能研究的开题报告一、研究背景和意义天然气是一种清洁、高效的燃料资源,其主要成分为甲烷(CH4)。

然而,甲烷的低沸点使其不易储存和运输,限制了其在工业和交通等领域的应用。

由甲烷和二氧化碳(CO2)经过重整反应可以得到合成气(CO+H2),而合成气可以用于生产合成燃料、氨等化工产品。

因此,CH4-CO2重整反应是一项重要的研究内容。

Ni基催化剂是目前最常用的CH4-CO2重整催化剂之一,但其稳定性和抗硫性较差。

为了提高催化剂的抗硫性和稳定性,需要采用一些工艺措施,如添加助剂等。

其中,P和Mo元素被认为是有效的助剂,可以提高Ni基催化剂的性能。

因此,本研究将探讨Ni-Mo-P基催化剂在CH4-CO2重整反应中的性能。

二、研究内容和方法本研究将采用化学共沉淀法制备Ni-Mo-P基催化剂。

通过X射线衍射谱(XRD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)、扫描电子显微镜(SEM)等对催化剂结构进行表征,以探讨P和Mo元素对催化剂性能的影响。

然后,将制备得到的Ni-Mo-P基催化剂用于CH4-CO2重整反应,通过反应物转化率、合成气产率、选择性等指标对催化剂活性进行评价。

并研究P和Mo元素对催化剂抗硫性的影响。

三、预期研究结果预计通过本研究,可以制备得到稳定性和抗硫性都较好的Ni-Mo-P基催化剂,并且可以发现P和Mo元素对其性能的影响。

在CH4-CO2重整反应中,催化剂活性将得到提高,并且可以得到较高的合成气产率和选择性。

同时,研究结果可以提供一些对于催化剂改进和优化的方向和思路。

四、研究意义本研究有助于提高Ni-Mo-P催化剂在CH4-CO2重整反应中的性能,推动其在化工等领域的应用。

同时,本研究可以丰富相关领域的基础理论知识和技术研究,为推进我国能源和环保事业的发展做出贡献。

NI-Mnγ-Al2O3催化剂的制备、表征及其CO2甲烷化研究的开题报告

NI-Mnγ-Al2O3催化剂的制备、表征及其CO2甲烷化研究的开题报告

NI-Mnγ-Al2O3催化剂的制备、表征及其CO2甲烷化研究的开题报告一、研究背景近年来,全球气候变化已经成为全球热议的话题之一,其中二氧化碳的排放量是主要的环境问题之一。

为了减少二氧化碳的排放,人们已经开始寻找可替代的清洁能源,并且在促进生物质工业化方面有了一些进展。

CO2甲烷化是一种高效的CO2转化方法,其可以通过将CO2与甲烷反应,将二氧化碳转化为有用的烃化物。

长期以来,这种方法被认为是一种非常有前途的催化化学反应,因为它可以转化CO2这种廉价、丰富的资源,从而实现碳资源的循环利用和高效利用。

因此,CO2甲烷化反应的研究具有重要的意义,可以为环境保护和资源开发做出贡献。

二、研究对象NI-Mnγ-Al2O3 催化剂是一种新型的氧化物催化剂,该催化剂在CO2甲烷化反应中具有很强的活性和选择性。

因此,本研究将以NI-Mnγ-Al2O3催化剂为对象,着重研究该催化剂的制备、表征以及其在CO2甲烷化反应中的催化性能。

三、研究内容1. 制备 NI-Mnγ-Al2O3 催化剂,研究不同的合成方法对其催化性能的影响。

2. 通过X射线衍射仪(XRD)、光电子能谱(XPS)、氮气吸附-脱附等技术表征NI-Mnγ-Al2O3催化剂的结构和化学性质。

3. 在实验室条件下,设计CO2甲烷化反应实验,研究催化剂的活性和选择性。

四、预期结果本研究预期将得到以下结果:1. 优化NI-Mnγ-Al2O3催化剂的制备工艺和合成方法,获得催化性能更好的催化剂。

2. 通过表征技术分析NI-Mnγ-Al2O3催化剂的物理和化学性质。

3. 研究NI-Mnγ-Al2O3催化剂在CO2甲烷化反应中的催化性能,探究催化机理并提出优化策略。

五、研究意义1. 对于理解NI-Mnγ-Al2O3催化剂的物理和化学性质具有重要意义,未来有可能进一步提高催化剂的催化效率。

2. 对于CO2甲烷化反应技术的发展具有重要的应用意义。

3. 在环境保护和资源可持续发展方面具有良好的社会效益。

甲烷二氧化碳重整镍基催化剂的研究进展

甲烷二氧化碳重整镍基催化剂的研究进展
类型、制备方法不同会对镍基催化剂产生不同作用;镍基催化剂距离工业化应用还有一段距离,在未
来发展中可优化催化剂制备条件,深入探究催化剂的积碳机理,理论与实践相结合,进一步探究镍基
催化剂的性能。
关键词:甲烷;二氧化碳;重整;镍基催化剂;积碳
中图分类号:TQ53 文献标志码:A 文章编号:1006 - 6772(2021)03 - 0129 - 09
modynamic results show that high temperature and low pressure are beneficial to the reaction;there is no uniform conclusion on the mecha⁃
nism of the carbon dioxide reforming of methane,since the mechanisms are also different with different catalysts;the coke deposition over
摘 要:甲烷二氧化碳重整制合成气是对甲烷、二氧化碳这 2 种温室气体资源化利用的有效途径。 近
年来,研究最多的领域是关于该反应催化剂的开发,其中镍基催化剂的研究最广泛。 为了全面了解甲
烷二氧化碳重整反应及镍基催化剂的应用,介绍了甲烷二氧化碳重整反应的热力学研究及机理;分析
了镍基催化剂的积碳原因及消碳途径;论述了镍基催化剂的载体、助剂、制备方法对催化剂催化性能
的影响;最后对镍基催化剂未来的研究方向进行了展望。 热力学研究结果显示,高温低压有利于甲烷
二氧化碳重整反应的进行;针对甲烷二氧化碳重整反应的机理尚没有统一的定论,不同催化剂应用于
该反应,作用机理也不同;镍基催化剂积碳主要由甲烷裂解反应、一氧化碳歧化反应及一氧化碳氧化

二氧化碳催化加氢甲烷化反应催化剂研究进展

二氧化碳催化加氢甲烷化反应催化剂研究进展

二氧化碳催化加氢甲烷化反应催化剂研究进展摘要:虽然二氧化碳可能是造成全球变暖的罪魁祸首,但却被认为会对未来社会的能源结构产生深刻影响。

因此,深入开展二氧化碳催化甲烷化的研究对减少二氧化碳的排放及解决能源短缺具有重大的理论价值和现实意义。

本文从催化剂活性组分、载体及制备方法研究角度出发,对近年来二氧化碳催化加氢甲烷化反应的研究进展情况进行了综述。

关键词:二氧化碳,催化剂,加氢,甲烷化虽然有机物质及矿物燃料煤、油和天然气燃烧为现代工业提供了廉价的能源,但同时产生大量二氧化碳,其被认为是造成温室效应及全球变暖的主要成分之一,已经对人类的生存环境构成威胁。

因此,在满足人类对能源日益增长需求的同时,控制二氧化碳的排放总量已成为全球共同关心的环境问题,特别是在二氧化碳的开发利用方面,世界各国的科学家对于二氧化碳在食品、生物、农业、化工领域已经提出了许多新的思想和技术路线[1-2]。

其中由法国化学家PaulSabatier提出的二氧化碳的催化甲烷化由于具有较明确的应用前景而成为碳一化学研究中的热点,被认为是解决全球资源短缺和温室效应的有效途径之一[3]。

随后Hashimoto等[4]提出的全球CO2循环策略来解决CO2排放问题,其中的核心环节就是利用太阳能发电和CO2催化加氢甲烷化的反应实现二氧化碳的循环利用。

近年来对二氧化碳催化加氢甲烷化反应催化剂研究主要集中在活性组分研究、载体研究及催化剂制备方法研究等方面。

1. 活性组分研究对二氧化碳甲烷化催化剂活性组分的研究主要集中在过渡金属元素,特别是Ⅷ族金属,如Ru、Rh、Ni、Pd、Fe、Co、Cu等。

近期,对负载型Ru簇合物催化剂、非负载型催化剂及非晶态合金催化剂在二氧化碳甲烷化反应中的应用也有较多研究,同时,催化助剂在二氧化碳催化甲烷化反应中的作用也是研究热点。

上世纪七十年代,大量研究发现,过渡金属Ru、Rh、Ni和Pd等负载在Al2O3、SiO2、TiO2和MgO载体上制得的催化剂都具有良好的催化CO2甲烷化性能[5]。

《动态诱导法制备镍基催化剂及其甲烷二氧化碳重整反应性能研究》范文

《动态诱导法制备镍基催化剂及其甲烷二氧化碳重整反应性能研究》范文

《动态诱导法制备镍基催化剂及其甲烷二氧化碳重整反应性能研究》篇一一、引言随着能源需求的增长和环境保护意识的提高,开发高效、清洁的能源转换技术已成为科研领域的重要课题。

甲烷与二氧化碳的重整反应(CH4-CO2重整)是一种重要的能源利用技术,能够生产出合成气(H2+CO),对减少温室气体排放、优化能源结构具有重要意义。

镍基催化剂因具有较高的催化活性和较低的成本而成为该反应的主要催化剂之一。

本文采用动态诱导法制备了镍基催化剂,并对其在甲烷二氧化碳重整反应中的性能进行了研究。

二、动态诱导法制备镍基催化剂1. 材料与试剂本实验所使用的材料包括氧化铝载体、镍盐、还原剂等。

所有试剂均为分析纯,使用前未进行进一步处理。

2. 制备方法采用动态诱导法制备镍基催化剂。

首先,将氧化铝载体进行预处理,然后以一定的比例将镍盐溶液浸渍在载体上,通过动态还原过程使镍盐还原为金属态的镍,并均匀地分散在载体上。

最后,进行热处理以提高催化剂的稳定性。

三、催化剂表征1. 物理性质通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段对制备的催化剂进行物理性质表征,包括催化剂的形貌、粒径、晶体结构等。

2. 化学性质利用X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂的化学性质进行分析,包括催化剂中各元素的化学状态、价态等。

四、甲烷二氧化碳重整反应性能研究1. 实验装置与方法在固定床反应器中进行甲烷二氧化碳重整反应实验。

通过改变反应温度、压力、气体流量等条件,研究催化剂的反应性能。

采用气相色谱仪对反应产物进行在线分析。

2. 结果与讨论实验结果表明,采用动态诱导法制备的镍基催化剂在甲烷二氧化碳重整反应中表现出较高的催化活性和稳定性。

通过优化反应条件,可以进一步提高催化剂的反应性能。

此外,我们还发现催化剂的物理性质和化学性质对其反应性能具有重要影响。

例如,适当的镍颗粒大小和分散度有利于提高催化剂的活性;催化剂中存在的某些化学物种(如NiO)在反应过程中起到促进反应的作用。

《2024年动态诱导法制备镍基催化剂及其甲烷二氧化碳重整反应性能研究》范文

《2024年动态诱导法制备镍基催化剂及其甲烷二氧化碳重整反应性能研究》范文

《动态诱导法制备镍基催化剂及其甲烷二氧化碳重整反应性能研究》篇一一、引言随着能源结构的转变和环境保护的日益重视,寻找可再生和清洁的能源成为了科学研究的热点。

甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)作为天然气和化石燃料的主要成分,它们的重整反应不仅可以得到有价值的合成气(如氢气和一氧化碳),还可以有效降低温室气体的排放。

因此,研究甲烷二氧化碳重整反应(CO2 Reforming of Methane, DRM)具有重要价值。

催化剂在DRM反应中起着关键作用,其中镍基催化剂因其高活性、高选择性和低成本而备受关注。

本文旨在研究动态诱导法制备的镍基催化剂及其在DRM反应中的性能。

二、动态诱导法制备镍基催化剂动态诱导法是一种新型的催化剂制备方法,其核心思想是通过动态调整反应条件,诱导催化剂的组成和结构向有利于反应的方向变化。

在本研究中,我们采用动态诱导法制备了镍基催化剂。

首先,我们选择适当的载体(如氧化铝、二氧化硅等)作为基底。

然后,利用浸渍法、共沉淀法等方法将镍盐溶液负载到载体上,通过高温处理得到镍氧化物前驱体。

接着,我们通过动态调整处理过程中的温度、气氛和时间等参数,诱导镍氧化物还原为金属镍,并调控其分散度和颗粒大小。

最终得到具有特定结构和性质的镍基催化剂。

三、催化剂表征及性能评价为了评估催化剂的性能,我们采用多种表征手段对催化剂进行了分析。

首先,利用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对催化剂的晶体结构和微观形貌进行了观察。

其次,通过比表面积测试和氢气程序升温还原(H2-TPR)等方法,分析了催化剂的物理性质和化学性质。

最后,我们通过DRM反应实验,评价了催化剂的活性、选择性和稳定性等性能指标。

四、甲烷二氧化碳重整反应性能研究在DRM反应中,我们首先研究了反应条件(如温度、压力、气体流量等)对反应性能的影响。

实验结果表明,适当的反应条件可以提高反应速率和产物选择性。

然后,我们对比了不同制备方法得到的镍基催化剂在DRM反应中的性能。

石墨烯负载镍催化CO2加氢甲烷化

石墨烯负载镍催化CO2加氢甲烷化

石 墨 烯 负 载 镍 催 化C O2 加 氢 甲烷 化
张 荣斌 ,仝 塞 ,杨金 美 ,唐纤裱 , 黄传 庆 ,
王学文 , 冯 刚 , 蔡 建信
( 1 . 南 昌大学化学学 院应 用化 学研 究所 , 2 . 资源环境 与化工学院 , 南昌 3 3 0 0 3 1 )
金 属 纳米 粒 子负 载在 R G O表 面 时 , 其 电 子迁移 速度 加快 , 可使 催 化剂 的催化 活性 得 到提 高 . 理论 计 算 结果 表 明 , 单层 R G O 的 比表 面积 为 2 6 3 0 i n / g 【 1 2 ] ,大 的 比表 面 积 可 以提 高 金属 纳 米粒 子 在 R G O表 面 的分 散 性 . R G O的层 间含 有大 量 的含 氧官 能 团 , 其存 在可 以增 强 R G O与金属 纳米 粒子 之 间的相互 作 用 1 3 1 . R G O边 缘 晶格 缺 陷的存 在也 可 以 增强 金 属 纳 米粒 子 与 R G O之 间 的 相互 作 用 _ l ’ . 因此 ,R G O 是 一种 良好 的催 化 剂载 体材 料 . 目前 , 用于 C O 加 氢 甲烷化 反应 的催 化剂 种类 有很 多 , 但以 R G O 为载 体负 载 的 N i 基 催 化剂 用 于
Байду номын сангаас
摘要
采用改进 的 H u m me r s 法制备 了氧化 石墨烯( G O) ,经水合肼还原得到石墨烯 ( R G O) , 通过 浸渍 法制备
了石 墨烯负载的镍基催化剂 ( N i / R G O) ; 对其催化二氧化碳 甲烷化反应 的性能进行 了研究 , 并与 以碳 纳米管 ( C N T s ) 和活性炭 ( A C) 为载体负载 的 N i 基催化 剂进行了 比较.由于催化剂的载体分别 为 R G O, C N T s 和A C, 所以 N i 将 会表现出不 同的形 态. 利 用红 外光 谱 ( F T I R) 、比表 面积 ( B E T) 测试 、程 序升 温还 原 ( H 一 1 1 P R) 、 x射线衍射 ( X R D) 分 析和透射电子显微镜 ( T E M) 等表 征手 段对 其结构 及物 理性 质进行 了表 征. 结果表 明 , N i / R G O具有相对 较大 的 比表 面积 ( 3 1 6 m / g ) ,N i 在N i / R G O上 的颗 粒尺 寸 ( 5 . 3 n l n ) 小 于其 在 N i / C N T s ( 8 . 9 n m) 和N i / A C ( 1 1 . 6 i r m) 上 的颗粒尺 寸 ; 该催 化剂在二氧化碳 甲烷化反应 中具有更高 的催化活性和选择 性, 而且具有 良好 的使用 寿命 .

《2024年可见光催化CO2甲烷化反应Ni基催化剂载体效应研究》范文

《2024年可见光催化CO2甲烷化反应Ni基催化剂载体效应研究》范文

《可见光催化CO2甲烷化反应Ni基催化剂载体效应研究》篇一一、引言随着全球气候变化和环境问题日益严重,减少二氧化碳排放和高效利用碳资源成为科学研究的重要方向。

在众多可能的碳资源转化方法中,CO2的甲烷化反应被视为一种极具潜力的途径。

特别是可见光催化技术,由于其能高效利用太阳能,为CO2的甲烷化反应提供了新的可能。

在众多催化剂中,Ni基催化剂因其良好的活性和稳定性,在光催化CO2甲烷化反应中表现出独特的优势。

然而,催化剂载体对反应的影响也不可忽视。

本文将重点研究Ni基催化剂的载体效应,分析其在可见光催化CO2甲烷化反应中的作用。

二、文献综述载体作为催化剂的重要组成,其在提高催化剂活性、稳定性和选择性等方面有着重要的作用。

不同材料的载体,由于表面性质、电子结构和孔结构等的差异,对催化剂的活性组分有显著影响。

在Ni基催化剂中,常用的载体包括氧化铝、二氧化硅、碳纳米管等。

这些载体的性质如何影响Ni基催化剂的活性,以及如何通过优化载体设计来提高催化性能,一直是科研领域的研究热点。

三、实验设计本研究以Ni基催化剂为研究对象,以不同的载体(如氧化铝、二氧化硅、碳纳米管等)进行对比实验。

我们采用浸渍法或溶胶凝胶法等方法制备催化剂,通过XRD、SEM、TEM等手段对催化剂进行表征,并利用可见光催化CO2甲烷化反应来评估催化剂的性能。

四、实验结果与讨论1. 催化剂表征通过XRD分析,我们发现不同载体的Ni基催化剂具有不同的晶体结构。

SEM和TEM图像显示,载体的存在对催化剂的形态和粒径有显著影响。

例如,碳纳米管作为载体的催化剂显示出较好的分散性和较高的比表面积。

2. 可见光催化CO2甲烷化反应在可见光催化CO2甲烷化反应中,我们发现不同载体的Ni 基催化剂具有不同的活性。

其中,碳纳米管作为载体的催化剂显示出最高的活性,其次是二氧化硅和氧化铝。

这可能与载体的电子性质、比表面积以及与活性组分的相互作用有关。

3. 载体效应分析载体对Ni基催化剂的影响主要体现在以下几个方面:首先,载体的电子性质和表面性质可以影响活性组分的电子结构和反应活性;其次,载体的孔结构和比表面积可以提供更多的活性位点;最后,载体与活性组分的相互作用可以影响催化剂的稳定性和选择性。

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M /i . I 3 nN / A: ;将 上述制备 顺序 调换 ,制得催化 剂 7 0 () 记作 N/ /一 1 3 f, i  ̄A 2 。 Mn 0
12 催 化 剂 的 活 性 评 价 -
活性 ,O 转 化得最 多的催化剂 , C 因此 镍基催 化剂 作 为C O 甲烷 化催 化剂研 究 日渐活跃 ∞ , 较低 负 载 但
关键词: 二氧 化 碳 ; 氢 ; 加 甲烷 化 ;i 基 催 化 剂 ; 助 剂 N— Mn 锰
中图分类号: 3 06 4
文献标识码: A
文章编号: 0— 1( 1)1 4o 1 1 29 010- -3 0 9 2 0 弗炉焙烧 4 h分 别 得 催 化 剂 a b c d 、、 、 ,记 作 mMn -
,一 1 。m、 】A , 0 n分 别表 示 Mn N 的 相对 原 子数 ) 、i 。
随着 全球 经济 的快速 发展 , 自然 资 源的 日益减
少, 人类 向大 气 中排 放 的 C O 已经对 生态 造成 了严
重 影 响 ,因此 C 回收 利用 具 有 十分 重 要 的意 O的 义 , 中 C 氢 甲烷化 由于 甲烷是 一种 洁净 燃料 其 O加 ( 气 和 甲烷 的 燃 烧 热 值 分 别 为 2 58 k/ l 氢 8. J mo 和 8 1k/ o) 而 且可制 工业 氢 , 9 Jm 1, 合成 化学 品 等 , 因而 具有 良好 的发展 前景 。 目前 合 成 甲烷 催 化 剂 中 , u基催 化 剂 甲烷 化 R 活性最 高 , 江琦 等n 通过对 R /i: 二 氧化 钛 甲烷 u O上 T

天 然 气 化 工
21 0 1年 第 3 6卷
二氧化碳加氢 甲烷化镍锰基催化 剂的研究
王承 学 , 龚 杰
( 春 工 业 大 学 化 学 工 程 学 院 , 春 1 0 2 长 长 0 ) 3 1
摘 要 : 究 了锰 组 分 的添 加 含量 及 制备 方 法 对 N 怛 A:, 化剂 上 二氧 化 碳 加 氢 合成 甲烷 的 影 响 , 用 X D,P B T等 研 i 一l 催 O 并 R T R,E 手段 进 行 表 征 。研 究 结 果 表 明 , 常压 、0% 、( 3nC , 41 空速 为 6 0 h 条 件 下 , 用 共 浸 渍 法 制 备 M —i —1 , 化 在 4 0 n : O = :、 n. ( 3 00。 采 nN/ A2 催 g 0
淀 型镍 基 催化 剂 中 , 添加 第二 金 属 组 分 中 , 属锰 金 的加入 能 很 大程 度 上提 高催 化 剂 的 活性 和 改 善催 化剂 的热稳 定性 , 文报道 了采 用浸 渍法制 备 的一 本
系列不 同配 比的镍锰 基催化 剂 , 考察 了不 同浸渍 并
60h , 0 0 ~温度 4 02 还 原时问 2 h 0 3, . 。还原结 束后 , 5 切 换 合成 气 (( 2凡C 2 41 , 到稳 定状 态 后进 行 凡H ) ( O) :) 达 : =
Ta l 2 Ca l tc c ii e o M n N - 2 c t l s be a t y i a t t s f vi - AI O3 a a y t s

反 应 条 件 :Mn2 i — 1 3 化 剂 ,= 0  ̄ P 01 anH) (O 1 一N/ A: 催 T 0 T 4 0C,= . - MP ,( znC  ̄ :
14 程 序 升 温 还 原 ( P . T R) H 一P 的 测 试 是 在 Mi o ris uoc e I 2 R T c meicA t hm I r t
22 9 0全 自动化 学 吸附仪上进行 的 。 实验 所用 的催化
剂 量为 1 0 , 入 U型石 英管 反应器 中。将 催化 0 mg装
c t l ss a a y t
从 表 1 以看 出 , 加锰 组分 后 催化 剂催 化 活 可 添
性 均 比单 一 组分 的镍 基催 化 剂高 , C : 化率 和 且 O转 甲烷 的选 择 性 随锰 用量 的增加 先增 大后 减小 , 镍 锰 量 比为 1 : 2时 C 化率及 甲烷 收率 达到最 高 。 O转
21 浸 渍顺 序对 催化 剂活 性影 响 .. 2
从 表 2中可 以 发 现共 浸 渍 法 制 备 的 催 化 剂 甲 烷 化 活性 最 高 , O 转 化 率 和 甲烷选 择 性 均 高 于 分 C
步浸 渍法制 备 的催化 剂 。
表 2 不 同浸 渍 顺 序 的 Mn N - 2 催 化 剂 的催 化 活 性 - AI 03
表 1 不 同 锰 镍 配 } 的 Mn 匕 . A 2 催 化 剂 的催 化 活 性 l o。 G 反应
HS
催 化礼

c 扣4 o
Ta e 1 Cat l i ac v te of bl a ytc i i t i s M n・ N - 2 c t l t A103 a yss a wih fe e n/ im ol tOS t dif r ntM N arra i
3 0mA 。
() 1 共浸 渍法: 分别称取 不同量 比 (:,:,: ,: 11 1 1 1 2 3
4 的氯 化锰 和氯 化镍配 制成所 需溶 液 , ) 等体 积浸 渍
yA 232 - 1 ( 0目~ O目 ) 夜 , 10 烘 干 ,o ℃马 0 4 过 于 23 2 40
收 稿 日期 :0 00 —9; 2 1 — 61 作者 简 介 : 承学 ( 9 3 , , 士 王 1 6 .) 男 博 教授 , 电邮 g nj 一5 @1 3 O l o g e 5 . l。 i5 6 C l
升温 速率 2 c/ i , O【m n 并用 热传 导检 ̄ (C ) = J I D。 T
1 5 BE . T
采 用 美 国 AS P 0 0吸 附 仪 测 定 样 品 的 比表 A21 面 积和 孔分 布 。准 确称 取 一定 量 的催 化 剂样 品 , 经 30 5 %和 01 MP  ̄ MP .1 a 1 a真空 脱气 处 理后 ,在 液氮
41 :
pr pa e w t i e e m pr na i o de s e r d h d f r nti i eg ton r r
2- 催 化 剂 的 表 征 2
221 X D物 相分析 . R . 采用 不 同配 比和 不 同 浸 渍 方法 制 备方 法 制 备
的一 系列催化 剂 , 行 了 X 进 RD 表 征 。从 图 1 以 看 可
21 .4 空速对 催化 剂活 性影 响 . 空 速对反 应 的影响 结果 见表 4 。随着空 速 的增
大, O 的转化 率先增 高后 降低 , 是 由于低空速 下 C 这
单 位 时间 内反应 放 出 热量 不 能及 时排 出 , 响 了催 影 化 剂 的催化 活性 ; 随着 空 速 的 加 大 , 料 气 与催 但 原 化 剂 的 活性 组分 接 触 的 时 间越 来 越短 , O 在 催化 C: 剂表面 吸 附的量减 少, 转化 率 降低 。 使
第1 期
王承 学等 : 二氧 化碳 加 氢 甲烷 化镍锰 基催 化 剂的研 究
21 .. 反 应 温 度 对 催 化 剂 活 性 影 响 3

剂 样 品在 3 0 0 ℃下 用 氩 气 吹 扫 1 。将 催 化 剂 样 品 冷 h
却 l 0C 恒 温 3 n 再 通 入 ( ) 1%的 H 一 r oq , 0mi, H2 0 = 2 A 混合 气 程序 升 温 还原 , 原 温度 范 围 1 oc 7 0c, 还 0 c~ 0 c
过热 失 活 并 促使 温 度 上 升 至 使 反应 难 以进 行 的程
度。
表 3 反应 温 度 对 催 化 剂 活 性 的 影响
2 结 果 与 讨论
21 催 化 剂 的 活 性 评 价 . 21 锰 含 量 对 催 化 剂 性 能 影 响 .. 1
TM 3 。
E e to e c o e f c fr a t n tmpe a u e o h c ii e f i r t r n t e a t t so vi
化性 能评价 , 2 0 时 , 催化剂 依然 能保 持较 高 在 53 2 该
各催 化剂 中 wN ) (i 皆为 1 %。 0
() 步浸 渍法 : 取一 定量 的氯 化镍 配制 成所 2分 称
需溶液 , 等体 积浸渍 — 1 2 A : (0目- 0目)过 夜 , 0 4 , 于 10 烘 干 ,0 。 马弗 炉焙烧 4 ,配 置一定 量 的氯 23 2 4 o【 = h 化锰制 成所 需溶 液 , 浸渍 处理 过的催 化剂 , 夜 , 过 于 1 0 烘 干 ,0 3马弗 炉焙烧 4 23 2 40 2 h得催 化剂 ( )记 作 e,
从 表 3可 以 观 察 到 , 一 定 范 围 内 随 着 温 度 的 在
升高 ,甲烷选 择性 和 C : 化 率均 有 大幅 提高 , O转 但 温度高 于 4 0 0 %时 , 始呈 下降 趋势 。这是 由于 C 2 开 O 分子 的稳 定性 , 提 高反 应 温度 以增 加 其 活化分 子 应
反 应 条件 : = 0  ̄ P Ot anH,nC 41 G S = O O T 4 0C,= .MP ,( j (O : :, H V 6 O h :
表 4 反 应 空 速 对 催 化 剂 活 性 影 响
Tab e 4 l Efe toff e g lc t on aci iy fc t l t f c e d asveo iy tv t o a ys a
剂 ,( ) (i l nMn: N) : 催 化剂 活 性达 到 最 高 ,O 转 化 率 达 到 7 . % , 选 择 性 超过 9 %。表征 结 果 显示 , n = 2时 C: 79 2 甲烷 6 添加 的锰 组 分 较好
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