复合镍基催化剂表面纳米团簇结构的调控及其催化应用
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（Ｃ ） Ｐ ＆Ｒ 。以制备质量分数为 １ 的 Ｎｉ － １ ｛（ ）催化剂为例 ，先称取２４７ｇ的 Ｎ Ｎ ） ６ ｚ ２ ／ Ａ ７ ０ ４ｇ ．２ ｉ（ 。・ Ｈ Ｏ，
收 稿 日期 ：２ １ — １１ ；修 订 日期 ：２ １ —２ １ ０ ０１－６ ０ ０１－５
作者 简 介 ：杨 云 贵 （９ ２ ，男 ，讲 师 ；尚书 勇 （ ９８ ） １ ５ 一） １ ７ 一 ，男 ，博士 ，通 讯联 系人 。Ｅｍａ ：ｓａｄ ｃｊ １ ３ ｃｒ — ｉ ｓｙｎ ｍｈ ｄ＠ ６． ｏ ｌ ｎ 基金 项 目 ：国家 自然科 学 基 金 （ ０ ７０ ０ １０ ５ １ ） １ ４ ５６ ； １ ７ １ ３ ，四川 省 教 育厅 自然科 学重 点 基 金项 目 （９ Ａ１ １ ｏＺ ５）
簇结构 ，以提高其低 温活性 和抗 积炭 能力 。近年来 ，低温 等离子 体技术 被应 用于制 备表 面纳米 团簇 结 构型催化剂并 调控其 表面 纳米 团簇 结 构 。前期 工 作利 用 常压 放 电冷 等 离 子体 炬 直 接进 行催 化 剂 焙烧与还 原 ，能在催 化剂 表面形 成 ５ｎ 左右 的表面纳米 团簇结构 ，具有 较好 的催 化效 果［ 。在 此 ｍ １ ］ “ 基础上 ，本工作 利用常压 放 电冷等离 子体炬 系统研究 复合镍基催 化剂 表面 纳米 团簇结构 以及表 面纳米
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 。
关 键 词 ： 常 压 冷 等离 子 体 炬 ；镍 基催 化 剂 ；表面 纳 米 团簇 结 构 ；镁 ；甲烷 ：二 氧 化 碳 中 图分 类 号 ： Ｔ ４ ６ ６ Ｑ ２．４ 文 献标 识 码 ： Ａ
Ｃ 与 Ｃ ： 整制 合成气 可 有 效 利用 Ｃ ，减 轻 环境 污染 ，是 一 种 颇 具潜 力 的新 兴低 碳 技术 。 Ｈ Ｏ 重 Ｏ。 该 技术 中，良好 的低 温活性 和高 稳 定性 的催 化 剂 是关 键 。催化 剂 一 般 以 Ⅷ族 过 渡金 属 为 主 ，而 对 于
团簇结构 与催化 反应活性 问 的关系 。
１ 实 验 部 分
１ １ 催 化 剂 制 备 ．
制备 催化剂 所用 的常压放 电冷 等离子 体炬结构 见文献 ［ ３ ８ 。本 工作采 用 ３种方法 来制备 表面纳米
团簇结 构 型 催 化 剂 ：常 规 焙 烧 还 原 法 （ Ｒ） Ｃ 、等 离 子 体 还 原 法 （ Ｒ）及 等 离 子 体 焙 烧 还 原 法 Ｐ
Ｃ Ｈ 和 ｃ ２ Ｏ 等化学 稳定 性强 的分子 ，采用 常规催化 剂进 行 反应存 在 反应 温 度 高 ，容易 积炭 失 活等 问
题 。催化剂 的活性及抗 积 炭性能 主要取决 于表 面活性组分 的结构 和组成 ，如何 调控 催化剂 表面纳米 团 簇结构 已成 为研 究 的热点 。以 Ｒｕ ，Ｒ ｈ和 Ｉ 等 贵金 属制 备 的催化 剂 活性 较 高 ，但 价格 昂贵 ，而 非 贵 ｒ 金属 Ⅷ （ Ｎｉ 如 ）虽然 价 格低 廉 ，活性 较好 ，但 容 易 失 活 ，因此 ，人 们 主 要致 力 于 镍 基 催化 剂 改 进 ， 通过寻求 良好 的助剂 、载 体嘲 、新 型活化 方式啪 以及 特种制备 技术 ［ 等 来形 成 和调控 表 面纳米 团 ４
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
第 ２ 卷第 ６ ６ 期
２１ ０ ０年 １ 月 ２
化 学 反应 工 程 与 工 艺
Ｃｈｅ ｉａ ａ ｔｏｎ Ｅｎｇｎｅ ｒｎｇ ａ ｃ ｏｌｇｙ ｍ ｃ ｌＲｅ ｃｉ ｉ ｅ ｉ ｎｄ Ｔｅ ｈｎ ｏ
Ｖ Ｏ ｌ２６．Ｎ Ｏ ６ Ｄｅ ． ２ Ｏ ｃ Ｏ１
文章 编 号 ：１ ０ － ７ ３ （ ０ ０ ６ ０ ５ － ０ ０ １ ６ １ ２ １ ）０ － ５ ８ ７
Байду номын сангаас
第 ２ 卷第 ６ ６ 期
杨 云贵 等 ．复 合镍 基 催 化 剂 表 面 纳米 团簇 结 构 的 调 控 及其 催 化应 用
５９ ５
放入 洁净的小烧杯 中，加入少 量水 溶 解 ，然后 加 入 ３ ５ Ａｌ ． ２ｇ ，再 向烧 杯 中加入 适 量 的蒸馏 水 ， Ｏ
收 稿 日期 ：２ １ — １１ ；修 订 日期 ：２ １ —２ １ ０ ０１－６ ０ ０１－５
作者 简 介 ：杨 云 贵 （９ ２ ，男 ，讲 师 ；尚书 勇 （ ９８ ） １ ５ 一） １ ７ 一 ，男 ，博士 ，通 讯联 系人 。Ｅｍａ ：ｓａｄ ｃｊ １ ３ ｃｒ — ｉ ｓｙｎ ｍｈ ｄ＠ ６． ｏ ｌ ｎ 基金 项 目 ：国家 自然科 学 基 金 （ ０ ７０ ０ １０ ５ １ ） １ ４ ５６ ； １ ７ １ ３ ，四川 省 教 育厅 自然科 学重 点 基 金项 目 （９ Ａ１ １ ｏＺ ５）
簇结构 ，以提高其低 温活性 和抗 积炭 能力 。近年来 ，低温 等离子 体技术 被应 用于制 备表 面纳米 团簇 结 构型催化剂并 调控其 表面 纳米 团簇 结 构 。前期 工 作利 用 常压 放 电冷 等 离 子体 炬 直 接进 行催 化 剂 焙烧与还 原 ，能在催 化剂 表面形 成 ５ｎ 左右 的表面纳米 团簇结构 ，具有 较好 的催 化效 果［ 。在 此 ｍ １ ］ “ 基础上 ，本工作 利用常压 放 电冷等离 子体炬 系统研究 复合镍基催 化剂 表面 纳米 团簇结构 以及表 面纳米
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 。
关 键 词 ： 常 压 冷 等离 子 体 炬 ；镍 基催 化 剂 ；表面 纳 米 团簇 结 构 ；镁 ；甲烷 ：二 氧 化 碳 中 图分 类 号 ： Ｔ ４ ６ ６ Ｑ ２．４ 文 献标 识 码 ： Ａ
Ｃ 与 Ｃ ： 整制 合成气 可 有 效 利用 Ｃ ，减 轻 环境 污染 ，是 一 种 颇 具潜 力 的新 兴低 碳 技术 。 Ｈ Ｏ 重 Ｏ。 该 技术 中，良好 的低 温活性 和高 稳 定性 的催 化 剂 是关 键 。催化 剂 一 般 以 Ⅷ族 过 渡金 属 为 主 ，而 对 于
团簇结构 与催化 反应活性 问 的关系 。
１ 实 验 部 分
１ １ 催 化 剂 制 备 ．
制备 催化剂 所用 的常压放 电冷 等离子 体炬结构 见文献 ［ ３ ８ 。本 工作采 用 ３种方法 来制备 表面纳米
团簇结 构 型 催 化 剂 ：常 规 焙 烧 还 原 法 （ Ｒ） Ｃ 、等 离 子 体 还 原 法 （ Ｒ）及 等 离 子 体 焙 烧 还 原 法 Ｐ
Ｃ Ｈ 和 ｃ ２ Ｏ 等化学 稳定 性强 的分子 ，采用 常规催化 剂进 行 反应存 在 反应 温 度 高 ，容易 积炭 失 活等 问
题 。催化剂 的活性及抗 积 炭性能 主要取决 于表 面活性组分 的结构 和组成 ，如何 调控 催化剂 表面纳米 团 簇结构 已成 为研 究 的热点 。以 Ｒｕ ，Ｒ ｈ和 Ｉ 等 贵金 属制 备 的催化 剂 活性 较 高 ，但 价格 昂贵 ，而 非 贵 ｒ 金属 Ⅷ （ Ｎｉ 如 ）虽然 价 格低 廉 ，活性 较好 ，但 容 易 失 活 ，因此 ，人 们 主 要致 力 于 镍 基 催化 剂 改 进 ， 通过寻求 良好 的助剂 、载 体嘲 、新 型活化 方式啪 以及 特种制备 技术 ［ 等 来形 成 和调控 表 面纳米 团 ４
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
第 ２ 卷第 ６ ６ 期
２１ ０ ０年 １ 月 ２
化 学 反应 工 程 与 工 艺
Ｃｈｅ ｉａ ａ ｔｏｎ Ｅｎｇｎｅ ｒｎｇ ａ ｃ ｏｌｇｙ ｍ ｃ ｌＲｅ ｃｉ ｉ ｅ ｉ ｎｄ Ｔｅ ｈｎ ｏ
Ｖ Ｏ ｌ２６．Ｎ Ｏ ６ Ｄｅ ． ２ Ｏ ｃ Ｏ１
文章 编 号 ：１ ０ － ７ ３ （ ０ ０ ６ ０ ５ － ０ ０ １ ６ １ ２ １ ）０ － ５ ８ ７
Байду номын сангаас
第 ２ 卷第 ６ ６ 期
杨 云贵 等 ．复 合镍 基 催 化 剂 表 面 纳米 团簇 结 构 的 调 控 及其 催 化应 用
５９ ５
放入 洁净的小烧杯 中，加入少 量水 溶 解 ，然后 加 入 ３ ５ Ａｌ ． ２ｇ ，再 向烧 杯 中加入 适 量 的蒸馏 水 ， Ｏ