甲酸液相分解镍基复合催化剂的应用
甲酸与镍的化学反应
甲酸与镍的化学反应一、引言甲酸是一种常见的有机酸，化学式为HCOOH，也被称为蚁酸。
它是无色液体，具有强烈的刺激性气味。
镍是一种过渡金属元素，具有良好的导电性和耐腐蚀性。
本文将探讨甲酸与镍的化学反应。
二、甲酸与镍的反应过程甲酸与镍可以发生反应，产生一系列产物。
首先，当甲酸与镍直接接触时，甲酸会与镍表面发生反应，生成甲酸镍（HCOONi）。
这是一种固体产物，通常呈灰色或黑色。
甲酸镍的生成反应可以用以下化学方程式表示：HCOOH + Ni → HCOONi + H2↑在这个反应中，甲酸分子中的一个氢原子被镍原子取代，同时释放出氢气。
甲酸镍是一种重要的化合物，具有广泛的应用，如催化剂、电池材料等。
三、甲酸镍的应用1. 催化剂甲酸镍在化学催化反应中起到重要的作用。
例如，在有机合成中，甲酸镍可以用作氢化反应的催化剂。
它可以将烯烃或芳香化合物加氢，生成相应的烷烃化合物。
此外，甲酸镍还可以催化醇的脱水反应，将醇转化为烯烃。
2. 电池材料甲酸镍也被广泛应用于电池材料中。
以甲酸镍为正极材料的燃料电池具有高能量密度和较低的环境污染。
甲酸镍燃料电池可以将甲酸氧化为二氧化碳和水，产生电能。
3. 其他应用甲酸镍还可以用于电镀、催化裂化和有机合成等领域。
在电镀中，甲酸镍可以用作镀镍的电解液。
在催化裂化中，甲酸镍可以作为催化剂，促进石油中的高分子化合物裂解成低分子化合物。
在有机合成中，甲酸镍可以催化酸酐与芳香化合物的反应，生成酯类化合物。
四、甲酸与镍的反应条件甲酸与镍的反应通常在室温下进行，无需加热。
在实验室中，可以将甲酸和镍放入反应瓶中，搅拌一段时间后，甲酸镍即可生成。
反应时间可以根据实验需求进行调整。
五、结论甲酸与镍可以发生化学反应，生成甲酸镍。
甲酸镍是一种重要的化合物，在催化剂和电池材料中具有广泛应用。
甲酸镍的合成反应在室温下进行，无需加热。
甲酸镍的应用领域广泛，包括催化剂、电池材料、电镀和有机合成等。
这些应用使甲酸镍成为一种重要的化学物质，对于促进科学技术的发展起到了重要作用。
镍基复合催化剂的制备及其在生物质气化气体净化中的应用
文章编号:１００１Ｇ９７３１(２０１９)０４Ｇ０４２１７Ｇ０４镍基复合催化剂的制备及其在生物质气化气体净化中的应用∗胥腾屯(重庆大学资源及环境科学学院,重庆４０００４４)摘㊀要:㊀采用共沉淀法制备了N i O /T i O ２复合催化剂,通过X R D ㊁X P S 和S E M 等手段对催化剂的物质组成及形貌进行了表征.结果表明,N i O /T i O ２复合催化剂中含有锐钛矿型T i O ２和N i O 两相,形貌为纳米花球,微球的大小在１μm 左右;N i O 以纳米颗粒的形式附着在T i O ２纳米花表面,这种结构有利于N i O /T i O ２复合催化剂比表面积的增大,以及催化活性的增强.以城市垃圾为生物质原料,N i O /T i O ２复合催化剂和I C I ４６Ｇ１型催化剂为催化剂,进行了催化生物质气化实验,比较了两种催化剂的催化活性和使用寿命.结果表明,N i O /T i O ２复合催化剂的催化活性明显优于I C I ４６Ｇ１型催化剂.当N i O /T i O ２复合催化剂的使用寿命为３００m i n 时,城市生活垃圾气化的燃气产率为１．７０m ３/k g(M S W ),而燃气中的焦油含量仅０．２７g /m ３,催化剂活性仍保持在９８％以上.关键词:㊀N i O /T i O ２复合催化剂;生物质;气化中图分类号:㊀T Q ５１１文献标识码:AD O I :１０．３９６９/j．i s s n ．１００１Ｇ９７３１．２０１９．０４．０３８０㊀引㊀言随着化石燃料的消耗和人们环保意识的提高,生物质能作为一种清洁能源,引起了研究人员的广泛兴趣[１].其中,使用热化学方法,将生物质转化为生物合成气及之后的液体燃料,是研究的热点之一.目前,许多国家已在广泛研究生物质气化.德国太阳能与氢能源研究中心与意大利环境研究所合作,开发合成技术,优化了以生物质为原料合成酒精和醚类燃料的工艺参数[２Ｇ３].美国环保署与加利福尼亚大学合作,开展将生物质转化为合成气的海诺尔工艺研究,该研究用于合成酒精或醚燃料[４Ｇ５].据报道,在实验室条件下,生物质中的碳转化率达到了７５％,并已建立了中试示范工厂[６].我国在生物质气化技术方面积累了丰富的经验,并努力在商业化规模经营上实现突破.中国科学院广州能源研究所的研究人员开发了一种通过空气蒸汽气化获得液体燃料的合成技术[７].然而,作为合成气中的惰性气体,氮气降低了C O 和H ２分压,降低了反应速率,从而增加了燃料成本[８].一般来说,生物质气化合成气中C O ２含量高,H ２/C O 比低,焦油含量高[９].因此,需要进一步的化学处理和纯化来满足合成酒精和醚燃料的工艺要求[１０].为了从气体产品中除去焦油,一种简便的方法即为催化裂解[１１Ｇ１２].煅烧白云石是最广泛使用的非金属催化剂,但它易碎,不适用于流化床.而镍基催化剂具有较高的活性,同时能调整沼气的组成.因此,本文采用共沉淀法制备了N i O /T i O ２复合催化剂,并与商用I C I ４６Ｇ１型镍基催化剂的应用效果进行了对比.结果表明,N i O /T i O ２复合催化剂能有效地增强催化剂活性,从而克服了传统白云石催化剂和商用镍基催化剂的缺点,延长了催化剂的使用寿命.１㊀实㊀验１．１㊀实验材料城市生活垃圾,选择松木屑㊁纸张㊁织物的混合物为代表试样,粒径为０．２~０．４mm ;对比催化剂,I C I ４６Ｇ１型催化剂,英国I C I 公司生产.表１为城市生活垃圾的近似分析和最终分析.表１㊀混合物的近似分析和最终分析T a b l e １A p p r o x i m a t e a n a l y s i s a n d f i n a l a n a l ys i s o fm i x t u r e s 近似分析/％最终分析/％挥发物固定碳灰分水分CHO６７．０２１７．０１１．４６１４．７５４２．２５６．１４４９．０５１．２㊀N i O /T i O ２复合催化剂的制备１．２．１㊀采用水热法制备合成T i O ２纳米花取一定量的前驱体钛酸丁酯逐步加入到２０m L 乙醇中,在室温下快速搅拌均匀,得到白色溶液,形成T i O ２纳米晶体;取白色沉淀物放入不锈钢反应釜中密封,１２０ħ保温４h ,压力６８N ,自然冷却;得到的混合７１２４０胥腾屯:镍基复合催化剂的制备及其在生物质气化气体净化中的应用∗基金项目:国家自然科学基金资助项目(２０８７７１０５);重庆市级资助项目(C Q S Z ２０１３０２３４)收到初稿日期:２０１８Ｇ１１Ｇ２０收到修改稿日期:２０１９Ｇ０１Ｇ１９通讯作者:胥腾屯,E Ｇm a i l :x u t e n g t u n ＠c qu ．e d u ．c n 作者简介:胥腾屯㊀(１９９０－),女,重庆人,在读博士,从事新型材料研究.物用去离子水多次冲洗,７０ħ烘干;将得到的产物在４５０ħ加热４h,最后得到的白色产物即为锐钛矿相T i O２纳米花.１．２．２㊀采用共沉淀法制备N i O/T i O２复合催化剂将T i O２纳米花与蒸馏水再次混合制成悬浮液,将硝酸镍溶液加入搅拌悬浮液中,再形成二次共沉淀物,经干燥㊁定型和煅烧,对其进行冷却㊁研磨和过筛,直至达到理想的粒度.１．３㊀生物质气化实验仪器实验装置包括两个主要部件[１４],流化床上气化炉和固定床催化反应器.流化床高度为１５００mm,直径为１００mm,由不锈钢制成,耐高温可达１２７３K.在气化炉的上下部分别设有一个３k W的电加热器和温度控制器.除此之外,气化炉顶部和底部都装有热电偶.在中上方放置了一个压力表.在气化炉中引入过热蒸汽作为气化剂.固定床催化反应器,高１１０５mm,直径１５０mm,由不锈钢制成,耐高温可达１２７３K,电加热护套与气化炉的结构相同.用两个热电偶测量进口温度和床层温度,压力表上显示系统压力.１．４㊀实验方法和产品分析实验前,将０．３５~０．２５mm的木屑在３７８K下干燥４h.储存在料斗中,加入氮气以平衡流化床压力.整个装置安装完毕后,木屑由螺旋给料机送入气化炉加热到设定温度.每隔１０m i n采集一次样本,基于５个样本的平均值分析数据.采用气相色谱对催化裂化产生的气体进行分析[１５].温度程序从３２３~５０３K开始,加热速率为５０K/m i n,而氩气作为载气,以４０m L/m i n的速度流过一个长３m的填充柱.样品在温度为５２３K的热导检测器(T C D)中进行分析.２㊀结果与讨论２．１㊀X R D物相分析图１显示了N i O㊁N i O/T i O２和T i O２的X R D图谱.从图１(a)可以看出,在２θ＝３７．２６,４３．２９,６２．８９和７５．５１ʎ处,所有衍射峰的位置与报告数据(J C P D Sc a r d N o．４４Ｇ１１５９)吻合较好,都可以表示为菱形面N i O晶体结构.对应峰的位置没有观察到bＧN i(O H)２衍射峰,说明在实验条件下,bＧN i(O H)２前驱体完全分解为N i O.从图１(c)可以看出,在２θ＝２５．４ʎ即(１０１)处有很强的特征峰,所有衍射峰都与锐钛矿T i O２标准图谱(J C P D SC a r dN o．２１Ｇ１２７２)中一致,无杂峰存在.表明实验中合成的为锐钛矿型T i O２[１４１/a m d(N o．１４１)],晶格参数为a＝０．３７６６n m和c＝０．９４８６n m.从图１(b)可以清楚地看出,所有的峰都与T i O２和N i O相匹配,说明N i O/T i O２样品中含有锐钛矿型T i O２和N i O 两相,由谢乐公式可以计算出其对应的晶粒尺寸分别为１０．２和９．５n m .图１㊀N i O㊁N i O/T i O２和T i O２的X R D图谱F i g１X R D p a t t e r n s o fN i O,N i O/T i O２a n dT i O２２．２㊀S E M分析图２为T i O２纳米材料和N i O/T i O２复合材料的S E M图.从图２(a)可以清晰地看到,制备得到的T i O２是花朵状的层次结构组成的微球,大小在１μm 左右.微球的表面由不规则的薄片组成,厚度约为１０n m左右,纳米片垂直于球面,指向中心成纳米花球.由图２(b)可知,N i O/T i O２复合材料焙烧后样品的花朵状形貌得到了很好的保存,微球的大小也在１μm左右.N i O颗粒均匀地分布在原有的T i O２纳米薄片上,经相变㊁烧结和重组,并未改变原有的片状结构.N i O 颗粒尺寸约有数十纳米,形成的纳米颗粒/纳米花复合结构,有利于增大N i O/T i O２复合材料的比表面积,有效增大了催化剂与生物质气的接触面积,使得催化剂催化活性增强.图２㊀T i O２纳米材料和N i O/T i O２复合材料的S E M 图F i g２S E Mi m a g e so fT i O２n a n o w i r e sa n dN i O/T i O２c o m p o s i t en a n o f l o w e r s２．３㊀X P S分析图３为N i O/T i O２复合催化剂的X P S光谱. N i O/T i O２样品中含有N i㊁O㊁T i等元素,在结合能８１２４０２０１９年第４期(５０)卷８６６．３e V (N i ２p )㊁８６１．７e V (N i ２p)和５３０．３e V (O １s )处出现了明显的光电子峰.图３㊀N i O /T i O ２复合催化剂的XP S 光谱F i g ３X P SS p e c t r a o fN i O /T i O ２ca t a l y s t ㊀㊀从图３(a )可知,可以将N i ２p 信号拟合为４个峰.８６６．３和８６１．７e V 处的结合能归因于N i ２p ３/２峰,８７３．４和８８０．１e V 处的峰值归因于N i ２p １/２.在N i O /T i O ２样品中,N i ２p ３/２峰被赋值为N i ２＋,这与X R D 分析结果一致.从图３(b )可知,５３０．３e V 处有１个明显的峰,主要峰值是T i O ２中的O ;５２８．２和５３２．４e V 处各有１个小峰,N i O 晶体在大约５２９e V 处出现了一个O １s 峰.因此,有理由推断５２８．２e V 处的峰值与N i O 晶体中的N i O 有关,５３２．４e V 处的峰值归结于N i O /T i O ２样品表面的羟基.２．４㊀N i O /T i O ２复合催化剂在城市生活垃圾气化中的应用评价分析分别将N i O /T i O ２复合催化剂和IC I ４６Ｇ１型催化剂装入城市生活垃圾催化气化双固定床反应器的催化重整床中,在相同条件下进行催化气化实验,结果如表２所示.由表２可知,当N i O /T i O ２复合催化剂使用３０m i n 时,城市生活垃圾气化的燃气产率高达１．７２m ３/k g(M S W ),燃气中的焦油为０．２６g /m ３;当使用３００m i n 时,燃气产率为１．７０m ３/k g (M S W ),而燃气中的焦油仅０．２７g /m ３.复合催化剂在气化实验前期约３００m i n 内的产气率和焦油产量没有太大区别,燃气产率仅降低０．０２m ３/k g(M S W ),燃气中的焦油产量仅增加０．０１g /m ３.复合催化剂的活性仍保持在９８％左右.而I C I ４６Ｇ１型催化剂使用３０m i n 时,城市生活垃圾气化的燃气产率为１．６６m ３/k g (M S W ),燃气中的焦油产量为０．３１g /m ３;当使用３００m i n 时,燃气产率为１．５８m ３/k g(M S W ),燃气中的焦油为０．３７g /m ３.燃气产率降低０．０８m ３/k g (M S W ),燃气中的焦油产量增加０．０６g /m ３.对比N i O /T i O ２复合催化剂和I C I ４６Ｇ１型催化剂的催化性能,可以发现前者的性能明显优于后者,主要是因为催化剂中的T i O ２可以与N i O 发生协同作用,促进焦油裂解,降低燃气中焦油含量,提高燃气产率,增加催化剂的抗失活能力和延长使用寿命.表２㊀N i O /T i O ２复合催化剂和IC I ４６Ｇ１型催化剂的性能对比T a b l e ２P e r f o r m a n c e c o m p a r i s o no fN i O /T i O ２ca t a l y s t a n d I C I ４６Ｇ１c a t a l y s t 使用时间/m i n３０６０９０１２０１５０１８０２１０２４０１７０３００N i O /T i O ２燃气产率/m ３ k g －１(M S W )焦油产率/gm －３１．７２０．２６１．７１０．２６１．７１０．２６１．７１０．２６１．７１０．２６１．７１０．２６１．７００．２６１．７００．２７１．７００．２７１．７００．２７I C I ４６Ｇ１型燃气产率/m ３ k g －１(M S W )焦油产率/gm －３１．６６０．３１１．６５０．３２１．６６０．３２１．６３０．３２１．６４０．３２１．６２０．３３１．６１０．３４１．６１０．３５１．６０．３６１．５８０．３７３㊀结㊀论采用共沉淀法制备纳米花N i O /T i O ２复合催化剂,用于气化城市生活垃圾生物质生产生物质合成气,以评价其催化活性,并与I C I ４６－１型催化剂的催化活性进行比较.得出如下结论:(１)㊀X R D 物相分析表明,N i O /T i O ２复合材料中含有锐钛矿型T i O ２和N i O 两相,对应的晶粒尺寸分别为１０．２和９．５n m .(２)㊀S E M 形貌分析表明,N i O /T i O ２复合材料形貌为纳米花球,大小在１μm 左右,N i O 以纳米颗粒的形式附着在T i O ２纳米花表面.纳米颗粒/纳米花的复合结构有利于N i O /T i O ２复合材料比表面积的增大,从而促进催化活性的增强.(３)㊀催化气化实验结果表明,N i O /T i O ２复合催化剂的催化活性明显优于商品化的I C I ４６－１型催化剂.N i O /T i O ２复合催化剂在气化实验前期约３００m i n 内的产气率和焦油产量没有太大区别.当使用寿命在３００m i n 时,催化剂活性仍保持在９８％以上,城市生活垃圾气化的燃气产率为１．７０m ３/k g (M S W ),而燃气中的焦油仅０．２７g /m ３.参考文献:[１]㊀A h l g r e nS ,B a k y A ,B e r n e s s o nS ,e t a l ．F u t u r e f u e l s u pＧp l y s y s t e m s f o r o r g a n i c p r o d u c t i o nb a s e d o nF i s c h e r ＧT r o pＧs c hd i e s e la n d d i m e t h y le t h e rf r o m o n Ｇf a r m Ｇgr o w n b i o Ｇm a s s [J ]．B i o s y s t e m sE n g i n e e r i n g ,２００８,９９(１):１４５Ｇ１５５．[２]㊀D e m i r b a sA．T h e i n f l u e n c e o f t e m pe r a t u r e o n t h e y i e l d s of ９１２４０胥腾屯:镍基复合催化剂的制备及其在生物质气化气体净化中的应用c o m p o u nd se x i s t i n g i n b i oＧo i l s o b t a i n e df r o m b i o m a s ss a m p l e sv i a p y r o l y s i s[J]．F u e lP r o c e s s i n g T e c h n o l o g y,２００７,８８(６):５９１Ｇ５９７．[３]㊀C o o kJ,B e y e a J．B i o e n e r g y i n t h eU n i t e dS t a t e s:p r o g r e s sa n d p o s s ib i 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m o rＧp h o l o g y w e r e c h a r a c t e r i z e db y m e a n s o fX R D,X P Sa n dS E M．C a t a l y t i cb i o m a s s g a s i f i c a t i o ne x p e r i m e n t sw e r e c a r r i e do u t u s i n g m u n i c i p a l s o l i dw a s t e a s b i o m a s s r a w m a t e r i a l,N i O/t i t a n i u md i o x i d e c o m p o s i t em a t e r i a l a n d I C I４６Ｇ１c a t a l y s t a s c a t a l y s t．T h e c a t a l y t i c a c t i v i t y a n ds e r v i c e l i f eo fN i O/t i t a n i u md i o x i d e c a t a l y s t a n d I C I４６Ｇ１c a t a l y s tw e r e c o m p a r e d．T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h eN i O/T i O２c o m p o s i t em a t e r i a l c o n t a i n e d t w o p h a s e so f a n aＧt a s eT i O２a n dN i O,w h o s em o r p h o l o g y w a s n a n oＧs p h e r e,a n d t h e s i z e o fm i c r o s p h e r ew a s a b o u t１μm．N i O w a s a t t a c h e d t o t h e s u r f a c e o f T i O２n a n oＧf l o w e r i n t h e f o r mo f n a n oＧp a r t i c l e s．T h i s s t r u c t u r ew a s b e n e f i c i a l t o t h e i nＧc r e a s e o f s p e c i f i c s u r f a c e a r e a a n d c a t a l y t i c a c t i v i t y o fN i O/T i O２c o m p o s i t e s．T h e c a t a l y t i c g a s i f i c a t i o n t e s t r e s u lＧt e d s h o wt h a t t h e c a t a l y t i c a c t i v i t y o fN i O/T i O２w a so b v i o u s l y b e t t e r t h a nt h a t o f I C I４６Ｇ１c a t a l y s t．W h e nt h e s e r v i c e l i f ew a s３００m i n,t h e g a s y i e l d o fm u n i c i p a l s o l i dw a s t e p i n ew o o d g a s i f i c a t i o nw a s１．７０m３/k g(M S W), w h i l e t h e t a r i n g a sw a s o n l y０．２７g/m３．W h e n t h e s e r v i c e l i f e r e a c h e d３００m i n,t h e a c t i v i t y o f t h e c a t a l y s t r eＧm a i n e d a b o v e９８％,p r o l o n g i n g t h e s e r v i c e l i f e o f t h e c a t a l y s t．K e y w o r d s:N i O/T i O２c a t a l y s t;b i o m a s s;g a s i f i c a t i o n０２２４０２０１９年第４期(５０)卷。
催化剂种类对液相氢还原法制备超细镍粉的影响
催化剂种类对液相氢还原法制备超细镍粉的影响李博捷;赵家春;董海刚;范兴祥;吴跃东;吴晓峰;刘杨;童伟锋【摘要】以硫酸镍为原料,研究不同催化剂对液相氢还原法制备超细镍粉的作用效果,重点研究了催化剂用量对还原率的影响.结果表明,添加催化剂可以促进液相氢还原反应的进行,缩短反应时间,提高单位时间内氢氧化镍浆液还原成金属镍粉的还原率;活性镍粉、PdCl2、RuCl3及蒽醌4种催化剂对比实验结果表明,使用质量浓度为10 mg/L的PdCl2作为催化剂配料,可以使硫酸镍液相氢还原反应制备超细镍粉在最短时间内到达最高的还原率.【期刊名称】《无机盐工业》【年(卷),期】2013(045)011【总页数】3页(P55-57)【关键词】催化剂;超细镍粉;液相氢还原【作者】李博捷;赵家春;董海刚;范兴祥;吴跃东;吴晓峰;刘杨;童伟锋【作者单位】贵研铂业股份有限公司,云南昆明650106;稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室;昆明贵金属研究所;贵研铂业股份有限公司,云南昆明650106;稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室;昆明贵金属研究所;贵研铂业股份有限公司,云南昆明650106;稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室;昆明贵金属研究所;昆明贵金属研究所;昆明贵金属研究所;昆明贵金属研究所;昆明贵金属研究所【正文语种】中文【中图分类】TQ138.13镍是一种具有磁性、导电性和较好化学稳定性、高温稳定性、机械稳定性的金属。
超细镍粉具有一系列特殊效应及特殊性质，广泛应用于金刚石工具、硬质合金、电工合金、屏蔽材料、电池材料等行业［1-4］，市场需求量大［5-10］。
超细镍粉的制备方法主要有气相法、液相法和固相法。
气相法包括羰基镍分解法、蒸发-冷凝法、溅射法［11］。
液相法包括多元醇法、水合肼还原法、氢还原法、联氨还原法、电解法、草酸镍热分解法、微乳液相法等［12］。
固相法主要为机械破碎法及金属还原法等［13］。
液相氢还原法操作简单，成本较低，便于在工业上推广，加之近年来高压设备逐渐成熟，该方法具有较为广阔的应用前景。
复合镍基催化剂表面纳米团簇结构的调控及其催化应用
３ ．青 岛科 技 大 学 化 工 学 院 ，山 东 青 岛 ２ １０ ；４ 宜 宾丝 丽 雅 股 份 有 限 公 司 ，Ｉ Ｂ 宜 宾 ６５０ ． ￣ Ｉ ｔ
摘 要 ： 利 用 新 型等 离 子 体 技 术 ，将 常 压 放 电 冷 等 离 子 体 炬 应 用 于催 化 剂 制 备 ，研 究 了 制 备 方 法 、载 体 、 活性 组 分 和 助剂 对 复合 镍 基 催 化 剂表 面纳 米 团 簇结 构 的 调控 效 果 ；并 分析 了催 化 剂 表 面纳 米 团簇 结 构 的形 成 机理 和 催 化剂 性 能 的构 效 关 系 。结 果 表 明 ：采 用 冷 等 离 子 体 炬 直 接 焙 烧 还 原 可 调 控 表 面 纳 米 团簇 ； 以 ｙＡ１０ 为载 体 的 Ｎｊ 化 剂 （ Ｃ＆Ｒ） 具 有较 高 的活 性 和 稳 定 性 ；活 性 组 分 Ｎｊ 表 面 纳米 团 簇 结 构 的 调 － 。３ 催 Ｐ 对 控 效 果 较 好 ，添 加 量为 １ ％ （ 量分 数 ） 时 ，表 面纳 米 团簇 高 度 分 散 ，其 尺 寸 约 ５ｎ ２ 质 ｍ； 助 剂 Ｍｇ添 加 可 有效 提 高 催 化剂 括性 ，合 适 的 添 加量 为 １ ，且 催化 剂 仍 保持 良好 的 表 面纳 米 团簇 结 构 ， 尺 寸 约 ５ｎ ｍ；表 面 纳米 团簇 结 构 优 化后 的催 化 剂 抗 积 炭 能力 明 显 提高 。
复合 镍 基催 化 剂 表面 纳米 团簇 结 构 的调 控
及 其 催 化 应 用
杨 云 贵 柴 晓燕 。 陶旭 梅。 梅 丽 印永 祥 戴 晓雁 尚书 勇
６０６ ； １０ ５ ６ ４０ ） ４ ０ ２ （． 宜宾 学 院 化 学 与 化 工 学 院 ，四川 宜 宾 １ ６４ ０ ；２ ￣Ｊ 大 学 化 工 学 院 ，四 川 成 都 ４ ００ ． ｔｌ Ｊ
甲酸液相分解制氢非均相催化剂研究进展
2019 年 2 月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Feb. 2019文章编号：1003-9015(2019)01-0001-09甲酸液相分解制氢非均相催化剂研究进展王彤1, 薛伟1,2, 王延吉1,2（1.河北工业大学化工学院, 天津 300130; 2. 河北省绿色化工与高效节能重点实验室, 天津 300130)摘要：氢气作为一种清洁的可再生能源载体，是最有希望替代化石燃料的能源之一。
然而，如何实现氢气的安全存储和快速释放是氢能利用的难点。
甲酸作为极具应用潜力的液态化学储氢材料，其分解制氢逐渐成为研究热点。
从实际应用角度考虑，设计与开发高效非均相催化剂对于甲酸分解的应用十分重要，而载体在非均相催化剂中通常具有重要作用。
作者综述了近年来国内外非均相催化甲酸液相分解制氢的研究现状，以载体分类为主线，重点概述了以碳材料、金属氧化物、二氧化硅(含分子筛)、复合材料及树脂、金属有机框架(MOFs)作为载体制备的催化剂在甲酸分解过程中的应用，其目的在于强调在该领域取得的成果以及对今后的研究提出建议。
关键词：制氢；甲酸分解；催化剂；载体中图分类号：TH3 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-9015.2019.01.001Review on heterogeneous catalysts for hydrogen generation via liquid-phaseformic acid decompositionWANG Tong1, XUE Wei 1,2, WANG Yan-ji1,2(1. School of Chemical Engineering and Technology, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China;2. Hebei Provincial Key Laboratory of Green Chemical Technology and High Efficient Energy Saving,Tianjin 300130, China)Abstract:Hydrogen is a renewable and clean energy regarded as one of the most promising candidates for fossil energy replacement. However, safe storage and rapid release of hydrogen is the difficulty in hydrogen utilization. Decomposition of formic acid (FA) for hydrogen generation increasingly becomes research hotspot. It is important to develop high-performance heterogeneous catalysts for FA dehydrogenation. Therefore, studies of hydrogen generation from liquid-phase formic acid using heterogeneous catalysts were reviewed. Carbon, metal oxides, silica (zeolites), composite materials, resins and metal-organic frameworks (MOFs) as catalyst supports were focused. Remarkable advances achieved are emphasized and future research directions are discussed.Key words: hydrogen generation; formic acid decomposition; catalyst; support1引言随着化石燃料使用引发的空气污染和全球变暖问题的日趋严重，开发清洁高效、可持续的能源迫在眉睫。
甲酸分解镍基复合催化剂的制备与性能研究的开题报告
甲酸分解镍基复合催化剂的制备与性能研究的开题报告一、选题背景与意义甲酸是一种重要的化工原料，广泛应用于食品、医药、化工、农业等领域。
但是，甲酸的制备过程会产生大量的二氧化碳和一氧化碳等有害气体，对环境和人体健康带来威胁。
因此，如何高效、环保地制备甲酸成为了当前研究的热点问题。
镍基复合催化剂是一种重要的催化剂，具有良好的催化效果和经济性。
已有研究表明，镍基复合催化剂在甲酸的制备过程中有良好的催化效果，能够有效地提高甲酸的产率和纯度。
因此，研究甲酸分解镍基复合催化剂的制备与性能对于实现高效、环保的甲酸制备具有重要意义。
二、研究目的和内容本研究旨在制备甲酸分解镍基复合催化剂，并探究其催化性能和应用价值。
具体研究内容包括：（1）制备甲酸分解镍基复合催化剂。
采用化学共沉淀法、浸渍法等方法制备不同组成和结构的催化剂，并优化催化剂的制备条件。
（2）催化性能评价。
采用甲酸分解反应、氢氧化钠分解反应等方法对催化剂的催化性能进行评价，探究不同制备条件和催化剂结构对催化性能的影响。
（3）表征分析催化剂。
采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射等手段对催化剂的结构和性能进行表征和分析，探究催化剂的微观结构与催化性能之间的关系。
三、研究预期结果（1）成功制备甲酸分解镍基复合催化剂，并优化制备条件。
（2）探究不同制备条件和催化剂结构对催化性能的影响。
（3）揭示催化剂的微观结构与催化性能之间的关系。
（4）为高效、环保的甲酸制备提供理论依据和实验依据。
四、研究方法与技术路线（1）催化剂制备方法：化学共沉淀法、浸渍法等。
（2）催化性能评价方法：甲酸分解反应、氢氧化钠分解反应等。
（3）催化剂表征方法：扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射等。
五、进度安排第一年：文献综述、研究方法与技术路线的确定；第二年：催化剂制备、催化性能评价、表征分析等实验研究；第三年：实验数据分析、结论总结、论文写作；第四年：论文完成、答辩。
ch4催化重整中镍基催化剂
ch4催化重整中镍基催化剂嘿，朋友们！你们知道吗，在这 CH4 催化重整的领域里，镍基催化剂那可真是个厉害的角色啊！镍基催化剂，就像是这场化学反应盛宴中的明星舞者！它在 CH4 催化重整过程中发挥着至关重要的作用。
你想想看，甲烷这种气体，要经过一番奇妙的变化，变成更有价值的产物，没有镍基催化剂怎么行呢！比如说，在工业生产中，镍基催化剂就像一个神奇的魔法师，能够让甲烷乖乖地发生重整反应。
它可以促进甲烷和其他反应物之间的相互作用，使得反应能够顺利进行。
这就好比一场精彩的足球比赛，镍基催化剂就是那个优秀的中场组织者，把球精准地传到各个位置，让整个团队配合默契，打出漂亮的进攻！而且啊，镍基催化剂的性能可不是一成不变的哦！它可以通过各种方式进行优化和改进。
就像一个武林高手不断修炼提升自己的武功一样。
我们可以调整它的组成成分，添加一些其他的元素来增强它的活性和稳定性。
这就好像给汽车升级改装，让它跑得更快更稳！还有呢，反应条件对镍基催化剂的表现也有很大的影响。
温度啦、压力啦，这些都得恰到好处。
温度太高或太低，就像给运动员的训练环境不合适，肯定发挥不出最佳水平呀！压力也是一样，得找到那个最合适的点。
我给你们讲个实际例子吧。
曾经有个工厂，他们在使用镍基催化剂的时候，一开始没太注意反应条件，结果发现效率不怎么高。
后来经过仔细研究和调整，找到了最适合的温度和压力范围，那效果，简直是立竿见影啊！产品的产量和质量都大幅提升了。
总之，镍基催化剂在 CH4 催化重整中绝对是不可或缺的。
它就像一把打开宝藏大门的钥匙，为我们带来了无限的可能和机遇。
我们可得好好研究它，让它发挥出最大的价值，为我们的生活和社会发展做出更大的贡献啊！你们说是不是？哈哈！。
一种用于甲烷二氧化碳干重整的镍基催化剂及其制备方法和应用
一种用于甲烷二氧化碳干重整的镍基催化剂
及其制备方法和应用
甲烷重整是一种重要的化学反应，它可以将甲烷和二氧化碳转化为合成气，该反应对于工业化生产氢气和合成燃料至关重要。
现在，许多研究人员致力于寻找一种高效的催化剂来促进甲烷二氧化碳干重整。
本文将介绍一种材料科学领域的重要成果——一种新型的镍基催化剂及其制备方法和应用。
一、镍基催化剂制备方法
该镍基催化剂是通过沉淀-还原法制备的。
首先，将硝酸镍和硝酸氢铵溶液混合，制备出镍铵盐溶液。
然后，加入硝酸钠和碳酸钠，并在室温下搅拌混合，使溶液中的镍离子沉淀成为碳酸镍。
最后，将碳酸镍还原为金属镍。
重要的是，此过程中还需控制反应温度和还原剂浓度，以确保高纯度的催化剂得到制备。
二、镍基催化剂的应用
该催化剂的应用范围十分广泛。
首先，这种镍基催化剂可用于甲烷二氧化碳干重整。
通过调整反应条件中反应物的摩尔比，催化剂可以被量化地引入反应系统中。
在实验室条件下，该催化剂的甲烷二氧化碳干重整转化率高达80％以上，这表明其在此反应中具有出色的催化性能和稳定性。
其次，镍基催化剂还可用于有机合成领域。
催化剂在一些有机化学反应中，例如还原、加氢和重整反应中，也有着极佳的催化效果。
因此，在有机合成领域中，该催化剂也具有巨大的潜力。
总体来说，这种新型的镍基催化剂是一种非常有前途的研究课题，其在甲烷二氧化碳干重整和有机合成领域中的应用前景十分广泛。
甲烷裂解镍基催化剂的制备与性能研究
甲烷裂解镍基催化剂的制备与性能研究甲烷裂解镍基催化剂的制备与性能研究摘要：在本文中，我们报道了一种制备高效甲烷裂解镍基催化剂的方法。
首先，采用溶胶-凝胶法制备了Ni-Al催化剂前体，然后通过还原法得到了纳米级Ni-Al催化剂。
该催化剂在甲烷裂解反应中表现出良好的活性和稳定性。
我们探究了不同合成条件对催化剂性能的影响，分析了催化剂表面的结构与活性之间的关系。
结果表明，催化剂比表面积、结晶度以及Ni与Al的摩尔比例都对甲烷裂解反应产物有影响。
这种低成本制备的镍基催化剂在工业上具有广阔的应用前景。
关键词：甲烷裂解；镍基催化剂；制备；性能研究；表面结构引言甲烷是一种广泛存在于自然界的有机化合物，是天然气的主要组成部分。
甲烷裂解是一种重要的反应过程，可以将甲烷转化为具有高附加值的化学品，例如氢气、烯烃和芳烃等。
由于能源需求的不断增长和化学品需求的增加，提高甲烷裂解催化剂的效率已成为当前研究的热点。
镍基催化剂在甲烷裂解反应中具有良好的活性和选择性，因此受到了广泛关注。
然而，制备高效的镍基催化剂仍然是一项挑战。
实验方法制备Ni-Al前体：将Ni(NO3)2和Al(NO3)3按一定比例混合，加入甲醇中，并在40℃下搅拌，得到Ni-Al前体。
制备Ni-Al催化剂：将Ni-Al前体放入炉中，在氢气氛围下进行还原处理，得到Ni-Al催化剂。
催化剂的表征：使用X射线衍射法（XRD）和透射电子显微镜（TEM）等技术对催化剂进行表征。
甲烷裂解反应：将Ni-Al催化剂放入反应器中，加入甲烷和氢气，反应一定时间后，收集产物进行分析。
结果和讨论Ni-Al催化剂的制备条件对其性能影响较大。
在研究不同制备条件下催化剂的性能时，我们发现了一些有趣的现象。
首先，比表面积与催化剂的活性相关，催化剂的比表面积越大，对甲烷裂解反应的活性越高。
其次，我们发现催化剂的结晶度与Ni与Al的比例也对催化剂的性能有影响。
当Ni与Al的比例为1:1时，催化剂的活性最高。
甲酸分解PdAC催化剂的制备与应用研究
22.彭峰,黄仲涛活性炭催化载体的表征[期刊论文]-华南理工大学学报(自然科学版) 1997(05)
学位授予单位:合肥工业大学
1.俞莉,曹彩红,曹红艺,齐海玲,潘红生甲酸浓缩提纯新方法及应用研究[期刊论文]-平顶山工学院学报 2006(03)
2.王文峰,章永凡,李俊篯,丁开宁NiO催化甲酸分解机理的密度泛函研究[期刊论文]-催化学报 2004(02)
3.华兆哲,陈坚,Shiraishi Fumihide,Nakasako Tsugunori,王歆鹏甲酸光催化降解过程中的过氧化氢生成机制[期刊论文]-化工学报 2006(07)
17.乔志军,李家俊,赵乃勤,魏娜高温热处理对活性炭纤维微孔及表面性能的影响[期刊论文]-新型炭材料
2004(01)
18.郑晓玲,张淑娟,魏可镁炭载体的预处理对钌催化剂金属分布状态及催化性能的影响[期刊论文]-燃料化学学报2001(z1)
19.单晓梅,朱书全,张文辉,李书荣,李淑琴氧化法改性煤基活性炭和椰壳活性炭的研究[期刊论文]-中国矿业大学学报 2003(06)
38.祁伟Pd/Al2O3催化剂的合成和表征[期刊论文]-德州学院学报 2007(06)
1.王文峰.章永凡.李俊篯.丁开宁NiO催化甲酸分解机理模拟研究[会议论文]-2003
2.王文峰.章永凡.李俊篯.丁开宁NiO催化甲酸分解机理的密度泛函研究[期刊论文]-催化学报2004,25(2)
3.高飞Pd(PPh<,3>)<,2>Cl<,2>-CuCl<,2>/AC催化乙醇气相氧化羰化合成碳酸二乙酯的研究[学位论文]2006
镍基和均相酸催化废弃木质素的溶剂热降解
镍基和均相酸催化废弃木质素的溶剂热降解黄梅;罗嘉;方真【期刊名称】《林产化学与工业》【年(卷),期】2015(35)1【摘要】采用热化学方法降解木质素生成单体和低聚体产物.通过改变溶剂和使用均相酸、镍基催化剂,促进木质素热降解,提高油收率,改善油品质.结果表明:在密封条件下,250℃反应1h甲醇和水协同促进了木质素降解.水/甲醇/甲酸溶剂中反应的残渣率降低至14.9％,油收率提高至44.1％.添加均相酸HCl、H3PO4和非均相催化剂Ni、Ni/SiO2-Al2 O3,促进了原料裂解,抑制了产物缩合,反应生成单体、二聚体为主的油产物.Ni/SiO2-Al2 O3催化促进了不饱和脂肪烃的重整和含氧官能团的减少,油收率显著下降.Ni催化则能够同时获得更好的油品质和较高的油收率(41.7％).【总页数】7页(P126-132)【作者】黄梅;罗嘉;方真【作者单位】中国科学院西双版纳热带植物园;热带植物资源可持续利用重点实验室;生物能源组,云南昆明650223;中国科学院大学,北京100049;中国科学院西双版纳热带植物园;热带植物资源可持续利用重点实验室;生物能源组,云南昆明650223;中国科学院西双版纳热带植物园;热带植物资源可持续利用重点实验室;生物能源组,云南昆明650223【正文语种】中文【中图分类】TQ351.013【相关文献】1.酶解木质素的碱催化温和水热降解 [J], 单增宇;马灼明;李淑君2.阻燃剂对二氧杂环己烷木质素的热降解行为和成炭过程的研究 [J], 吴亚超;吴瑕3.落叶松和水曲柳木质素热降解机理对比 [J], 吴亚超;吴瑕4.非均相Fe2O3/γ-Al2O3催化降解木质素模型物愈创木酚 [J], 唐玲玲;卢明辉;高璐璐;吕树祥5.竹木质素的NaOH-乙醇水溶液热降解及产物分析 [J], 卫瑾瑾;刘健;甘礼惠;龙敏南因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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第1章引言
工业普遍存在 N-N，二甲基甲酰胺（DMF）分解产生甲酸，从而影响产品质量等的生产难题，依据低浓度的甲酸催化分解原理，设计实验并制备甲酸分解镍基复合催化剂，并对其进行应用性能研究。
1.1 N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的物化性质
物理性质：N,N-二甲基甲酰胺（DMF）的结构如图1所示，物
理性质如表1所示。
DMF 能与水、醇、醚、酯、酮、不饱和烃、
芳香烃等混溶。
但不与汽油、己烷、环己烷一类饱和烃混溶。
遇
明火、高热可引起燃烧爆炸。
能与浓硫酸、发烟硝酸剧烈反应甚
至发生爆炸。
表1.1 DMF的物理性质表
项目内容
分子式英文名
C
3
H
7
ON
N,N-dimethylformamide
外观无色、淡的氨气味的透明液体
相对分子量73.1
相对密度0.945~0.950
沸点(101.3KPa) 153.0℃
熔点-60.43℃
自燃点445℃
图1.1 DMF结构式
1
蒸汽密度 2.51
蒸汽与空气混合物爆炸极限 2.2%-15.2 %
闪点57.78℃
蒸汽压(3.7mmHg25℃)0.49kPa
化学性质：在无酸、碱、水存在时，即使加热到沸点以上也相当稳定，在酸性条件下可水解生成甲酸和二甲胺盐，但在碱性条件下则会水解生成甲酸盐和二甲胺，其反应式为：
HCON(CH
3)
2
+ H
2
O + H+ → HCOOH + NH
2
(CH
3
)
2
+ （1-1）
HCON(CH
3)
2
+ OH - → HCOO- + NH(CH
3
)
2
（1-2）
DMF在紫外线的照射下可以分解生成二甲胺与甲醛。
加热到340℃左右分解成二甲
胺和一氧化碳[1]。
与SO
3
可以形成结晶性加合物，熔点为137℃，沸点为145℃，与
盐酸可形成稳定的等摩尔加合物，熔点为40℃，沸点为110℃。
DMF－SO
3也
可以起
到一定的缓和的磺化剂和硫酸化剂的特点使用。
能与POCl
3、COCl
2
、SOCl
2
形成的
加合物可在自由电子密度较高的芳香环上引入醛基。
P
2O
5
在室温下是不溶于N, N—
二甲基甲酰胺的，但是在40℃以上时便可形成的稳定络合物，在室温情况下即能溶解，且不发生沉淀。
在活泼金属存在时，加热会发生剧烈反应放出氢气。
三乙基铝和DMF在冰点也能发生剧烈的反应。
DMF能与Grignard试剂反应,并且与酰氯和酸酐发生反应，生成二甲酰胺的衍生物反应。
反应如下：
2
3
o
150C,4h
65326532C H -COCl+HCON(CH )C H -CON(CH )−−−−→
（1-3）
24
150C,6h 3232332H SO (CH CO)O+HCON(CH )CH CON(CH )︒−−−−→
（1-4） N, N-二甲基甲酰胺在自由基引发剂存在下与烯烃发生如下下列反应：
23222322322223
CH RCH =CH +HCON(CH )RCH CH CON(CH )RCH =CH +HCON(CH )RCH CH CH N CHO
→→
（1-5）
1.2 N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的生产方法
DMF 的生产方法技术有多种，应用工业上的DMF 生产方法有如下几种：三氯乙醛和二甲胺法、氢氰酸-甲醇法、二甲胺-甲酸甲酯法、氨化-羰化法、CO-步法等。
1.2.1 二甲胺-甲酸甲酯法
二甲胺-甲酸甲酯法是工业上最早出现的DMF 生产法，至今为止还有一部分企业采用该法来生产DMF ，根据原料的差异又有以下几种不同的生产工艺。
甲酸甲酯一步法
有甲酸甲酯原料时，用40%的二甲胺水溶液和甲酸甲酯直接反应生成DMF ， 方程式如下：
HCOOCH 3 + (CH 3)2 NH → HCON(CH 3)2 + CH 3OH
该法反应压力为29.4MPa ，温度为90℃，反应器为釜式反应器。
反应结束再经过精馏回收未反应的甲醇和甲酸甲酯后，再进行减压精馏得到DMF [6]。
我国原来生产DMF 普遍采用的方法是采用这种方法。
此方法具有收率较高、操作简单、装置投资少的优点，但生产甲酸甲酯较复杂，甲酸甲酯的价格较高，因此，
该法制造DMF成过高。
●甲酸酯化二步法
开始用甲酸和甲醇生产甲酸甲酯，再与二甲胺气相反应生成甲醇和DMF，粗产品经精馏回收得到甲醇，最后经过减压精馏制得到DMF。
方程式如下：
HCOOH + CH
3OH → HCOOCH
3
+ H
2
O
HCOOCH
3 + (CH
3
)
2
NH → HCON(CH
3
)
2
+ CH
3
OH
此法生产DMF，具有工艺流程简单，投资较少等优点，但工艺技术落后是间歇生产，生产规模较小。
每tDMF需要甲酸830kg、甲醇190kg、二甲胺40%水溶液1600kg，因此成本高。
并且生产中还有含酸、醇废水等，腐蚀设备且污染环境。
●甲醇脱氢二步法
开始将甲醇气化，然后再催化脱氢生成甲酸甲酯在脱氢反应器中，产生氢气，最后将甲酸甲酯连续胺化得到高纯度DMF，经过分离精制得到成品。
方程式如下：
2CH
3OH-HCOOCH
3
+ 2H
2
→ HCOOCH
3
+ (CH
3
)
2
NH - HCON(CH
3
)
2
+ CH
3
OH
该反应是在220-280℃、常压下进行，气固相反应，Cu系催化剂。
该方法是由我国西南化工研究院研发出来能生产高纯度DMF生产工艺，并称为新酯化法[7]。
该法选择性和转化率都很高，且原料单一，设备仪器相对简单，并在操作系统消除了酸和水的危害，产品质量较高，没有污染，腐蚀等问题，与甲酸脂化二步法相比消耗和成本下降了20%-30%。
但是该法设备流程较长，生产负荷过小，在经济上目前还无法与 CO 一步法相抗衡。
4
5
图1.2 甲酸酯化二步法工艺流程简图
1.2.2 CO 一步法
用CO 、无水二甲胺为原料，并以甲醇钠作为催化剂，在1MPa 和50-100℃下，合成粗产品DMF ，再经过滤除去催化剂，送入蒸发器汽化，再经精馏塔精制得到产品DMF 。
其反应方程式如下：
(CH 3)2NH + CO → HCON(CH 3)2
目前CO 一步法是国内外生产DMF 主要采用技术，是最成熟，最经济的技术。
该法具有流程简单，原料易得，反应无水操作，反应产品不需要水分离，产品纯度高，能耗低，生产工艺紧凑，工艺技术先进，并适合大规模生产等优点，缺点是设备一次性投资较大。
1.2.3 三氯乙醛和二甲胺合成法
该法用三氯乙醛和二甲胺为原料，以三氯甲烷为溶剂，在40-50℃下反应生成DMF 和三氯甲烷。
其反应方程式如下：
CC l3CHO+(CH 3)2NH→(CH 3)2NCOH+CHC l3
该法的特点是同时可以得到两种有价值的产品(DMF 和三氯甲烷)，但是原料三氯乙醛价格昂贵，而且生产过程中腐蚀严重，产品DMF 容易被污染，成本高。
气化
酯化
合成
蒸馏 减压蒸馏 40%二甲胺 甲酸
甲醇
成品。