等离子体在催化反应中的应用

2.4 等离子体还原催化剂
（A）
（B）
（C）
Fig.10 TGA profile of Ni/γ-Al2O3 catalyst after reaction at 800℃ for 5h (A) C; (B) PC; (C) PCR
14
2.4 等离子体还原催化剂
Fig.7 XRD patterns
(A) C; (B) PC; (C) PCR
(△) γ-Al2O3; (○) Ni
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2.4 等离子体还原催化剂
Fig.8 H2-TPD
(A) C; (B) PC; (C) PCR
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2.4 等离子体还原催化剂
Fig.9 CO2-TPD (A) C; (B) PC; (C) PCR 17
等离子体在催化反应中的应用
陶旭梅 刘改焕 齐凤伟 李代红 印永祥 四川大学 化工学院 2007.8 成都
主要内容
1
等离子体技术与催化过程结合的可能性
2
等离子体技术应用于催化剂制备
3
等离子体与催化剂协同作用于化学反应
4
结论与展望
2
1
等离子体与催化过程结合
3
1. 等离子体与催化过程相结合
1.1 等离子体催化材料制备 超细催化剂制备、表面改性、快速还原 1.2 等离子体诱导的化学反应特征 快速、非平衡低温、选择性不易控制 1.3 催化反应特征 需要较高温度，选择性好
Fig.3 Plasma spraying applied for catalyst preparation
Chang-jun Liu，Gheorghi P. Vissokov，Ben W.-L. Jang．Catalyst preparation using plasma technologies．Catalysis Today，2002，72：173-184
10
2.4 等离子体还原催化剂
首次以高频冷等离子体炬处理Ni/γ-Al2O3催化剂，
代替常规制备方法中的焙烧和还原过程。
Fig.5 Apparatus schematic diagram of plasma jet
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2.4 等离子体还原催化剂
12%Ni/γ -Al2O3 催化剂的制备
常规浸渍法(C) 浸渍：γ- Al2O3+ 等离子体还原法(PR) 浸渍：γ- Al2O3+ Ni(NO3)2 干燥：at Biblioteka Baidu10 ℃ for 5 h 焙烧：at 550 ℃ for 5 h 等离子体焙烧还原法(PCR) 浸渍： γ- Al2O3+ Ni(NO3)2 干燥：at 110 ℃ for 5 h 等离子体还原：for 10min
1. electric-arc dc plasmatron 2. CW PCR 3. quenching device 4. copper water-cooled sections for the quenching device 5. power-trapping chamber 6. filter 7. vibration power-feeding device 8. current rectifier 9. flow-meters 10. bottles with plasma-forming, powder carrying and quenching gases
(a)
(b)
Fig.2 SEM micrographs
(c)
(a) alumina prior to plasma treatment
(b) Pd/alumina after passage through an argon plasma
(c) enlargement
8
2.2 等离子体喷涂技术制备负载型催化剂
G.P.Vissokov，M.I.Panayotova．Plasma-chemical synthesis and regeneration of catalysts for reforming natural gas．Catalysis Today，2002，72：213-221
7
2.1 热等离子体直接合成超细颗粒催化剂
9
2.3 催化剂表面处理
Fig.4 The schematic representative of setup for glow discharge catalyst treatment
Dang-guo Cheng，Xinli Zhu，Yuheng Ben，Fei He，Lan Cui，Chang-jun Liu．Carbon dioxide reforming of methane over Ni/Al2O3 treated with glow discharge plasma．Catalysis Today，2006，115：205-210
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2.4 等离子体还原催化剂
Fig.6 Effect of reaction temperature on catalytic activity Reaction condition: m catalyst=200mg, wt Ni%=12%, T=600~900℃, GHSV=3.0×104 mL/(g· h), CH4/CO2=4/6.
Ni(NO3)2
干燥：at 110 ℃ for 5 h 焙烧：at 550 ℃ for 5 h 还原：at 750 ℃ for 2h
等离子体还原：for 10min
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2.4 等离子体还原催化剂
Fig.6 Effect of reaction temperature on catalytic activity Reaction condition: m catalyst=200mg, wt Ni%=12%, T=600~900℃, GHSV=3.0×104 mL/(g· h), CH4/CO2=4/6.
4
2
等离子体应用于催化剂制备
5
2. 等离子体技术应用于催化剂制备
2.1 热等离子体直接合成超细颗粒催化剂 2.2 等离子体喷涂技术制备负载型催化剂 2.3 催化剂表面处理 2.4 等离子体还原催化剂
6
2.1 热等离子体直接合成超细颗粒催化剂
Fig.1 Schematic drawing of the plasma-chemical installation for synthesis and regeneration of catalysts