Ni-Al2O3-Mn 合成气甲烷化

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Ni/Al2O3催化剂上甲烷部分氧化制合成气

Ni/Al2O3催化剂上甲烷部分氧化制合成气

Ni/Al2O3催化剂上甲烷部分氧化制合成气
路勇;邓存
【期刊名称】《催化学报》
【年(卷),期】1996(017)001
【摘要】本文研究了Ni/Al2O3催化剂的表面特征以及其与CH4部分氧化制合成气反应性能的关系。

TPR,XRD和评价结果表明,催化剂Ni组分含量在9.0%时反应性能最佳,反应过程中催化剂表面上部有部分镍氧化物在520~540℃就还原,反应条件实验表明,在11.52×10^5ml.g^-1下,随着反应管外控制温度的升高,CH4转化率,CO和H2选择性及收率增加,在700℃下,随着原料气空速的增加,CH4转
【总页数】6页(P28-33)
【作者】路勇;邓存
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TQ426.82
【相关文献】
1.Ni/La-Mg-α-Al2O3催化剂上甲烷部分氧化制合成气研究 [J], 庞显峰;景晓燕
2.Ni与Al2O3相互作用对甲烷部分氧化制合成气Ni/Al2O3催化剂上积炭性能的影响 [J], 吴廷华;李少斌;严前古
3.流化床反应器中Ni/γ-Al2O3催化剂上甲烷部分氧化制合成气 [J], 季亚英;李文钊;徐恒泳;陈燕馨
4.载体盐助分散Ni/Al2O3催化剂上甲烷部分氧化制合成气 [J], 李基涛;严前古;陈明旦;万惠霖
5.Ni/Al2O3催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应CO2主要来源 [J], 李春义;余长春;沈师孔
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《Ni-TiO2-Al2O3催化剂金属—载体相互作用对CO2甲烷化性能的影响》范文

《Ni-TiO2-Al2O3催化剂金属—载体相互作用对CO2甲烷化性能的影响》范文

《Ni-TiO2-Al2O3催化剂金属—载体相互作用对CO2甲烷化性能的影响》篇一Ni-TiO2-Al2O3催化剂金属—载体相互作用对CO2甲烷化性能的影响Ni/TiO2-Al2O3催化剂金属-载体相互作用对CO2甲烷化性能的影响一、引言随着全球气候变化问题日益严重,减少温室气体排放,特别是CO2的排放,已成为当前科研和工业界的重要课题。

CO2的甲烷化是一种有效的转化技术,可以将CO2转化为甲烷(CH4),从而降低大气中CO2的浓度。

在这个过程中,催化剂起着至关重要的作用。

Ni/TiO2-Al2O3作为一种常见的催化剂材料,其金属-载体之间的相互作用对CO2甲烷化性能具有重要影响。

本文将就这一主题展开讨论。

二、Ni/TiO2-Al2O3催化剂的组成与结构Ni/TiO2-Al2O3催化剂由活性金属Ni、载体TiO2和Al2O3组成。

其中,TiO2和Al2O3作为载体,可以提供大的比表面积和良好的热稳定性,同时可以分散和固定活性金属Ni。

此外,金属-载体之间的相互作用对催化剂的性能有着重要影响。

三、金属-载体相互作用对CO2甲烷化性能的影响1. 相互作用机制金属-载体之间的相互作用主要是通过电子效应和几何效应来实现的。

在CO2甲烷化过程中,这种相互作用可以改变金属Ni 的电子状态和分散度,从而影响其催化活性。

同时,载体TiO2和Al2O3的表面性质也会影响催化剂的性能。

2. 电子效应电子效应主要表现在金属与载体之间的电子转移。

在Ni/TiO2-Al2O3催化剂中,TiO2和Al2O3的氧原子可以与Ni原子发生电子转移,改变Ni的电子状态。

这种电子状态的改变可以影响CO2的吸附和活化,从而影响甲烷化的反应速率。

3. 几何效应几何效应主要表现在金属与载体之间的空间结构关系。

在Ni/TiO2-Al2O3催化剂中,TiO2和Al2O3的晶体结构可以影响Ni 颗粒的分散度和大小。

适当的分散度和大小可以提高Ni的暴露面积,从而提高催化剂的活性。

NiAl2O3在甲烷干气重整中的研究进展

NiAl2O3在甲烷干气重整中的研究进展

Ni/AI 2O3在甲烷干气重整中的研究进展一、催化剂制备:通常情况下主要采用浸渍法和共沉淀法⑴,(在相同Ni 负载量下共沉淀法的活性更好),也有研究表明采用溶胶-凝胶法⑵制备的Ni/AI 2O3有着更好的活性和稳定性。

浸渍法:将Al 2O3粉末添加到Ni(NO3)2溶液中,加热搅拌,烘干,煅烧。

共沉淀法:Ni(NO3)2和AI(NO 3)3溶液混合后,加入Na2CO3至PH=9, 洗涤、干燥和煅烧。

溶胶-凝胶法:Ni(CH3COO)2和SBA溶解在乙醇中,在333 K, 24 MPa的超临界CO2中干燥,煅烧。

二、甲烷干气重整机理研究CH4在金属表面活化分解,CO2主要在载体或者金属和载体的界面活化还原。

普遍认为,过程如下:CH4+(5-X)*—CH*+(4-x)H*CO2+H*—CO+OH*CH X*+OH*—CH X O*+H*CH X O*—CO*+X/2H 2CO* —CO+*2H* —H 2+2*其中,控速步骤可能为:CH4的分解;CH x O的分解;CO的形成和脱附;CH4分解形成的C与O反应等步骤。

这是因为:(1)不同的载体和助剂的影响;(2)转化反应进行中温度的影响。

采用Ni/Al 2O3体系用于机理研究主要有几下几方面:1、甲烷的活化:陈等人[10]利用原位红外,发现随着温度的升高,CH4的吸附量增加,表面在Ni/Al 2O3中呈现化学吸附形式,分别位于2242和2237 cm1。

Osaki等人⑷利用脉冲表面反应速率分析(PSRA)认为哉的产生主要来源于CH4+(5-X)*—CH<*+(4-x)H* 和CH x*+OH* —CH x O*+H* 并且也是控速步骤。

Verykios等人[5-6]利用同位素标记认为载体不同,对重整反应的机理有着一定影响,Ni/La 2O3中认为,CH4的活化是控速步骤;而在Ni/ Y AI 2O3中,CH X和CO2的活化的反应是控速步骤。

煤制合成天然气工艺中甲烷化合成技术

煤制合成天然气工艺中甲烷化合成技术

煤制合成天然气工艺中甲烷化合成技术摘要:天然气是一种重要的一次能源,在发电、工业燃料、化工原料、汽车能源、居民燃气等方面具有广泛用途。

虽然我国每年天然气产量呈逐年增长的趋势,但仍远远落后于市场需求的增长,天然气供不应求的局面将长期存在。

而我国的能源结构特点是“富煤、少油、缺气”,根据国内的能源结构特点,在富煤地区适度发展煤制天然气,既可清洁加工利用煤炭资源,也可有效补充天然气资源的供给,缓解国内天然气供求矛盾。

关键词:煤制合成天然气;甲烷化合成技术引言:煤制天然气工艺主要包括煤气化和合成气甲烷化两个过程。

综述了煤制天然气工艺中合成气甲烷化催化剂的研究进展,从活性组分、载体和助剂等方面介绍了国内外甲烷化催化剂的研究现状,并分析了甲烷化催化剂的失活原因。

合成气甲烷化催化剂的发展方向是使催化剂具有更好的催化活性和热稳定性,以期开发出性能优异的具有自主知识产权的合成气甲烷化催化剂及配套技术。

1.中国煤制天然气技术至今为止,中国还没有经过工业化验证的煤制天然气技术。

中国的CO甲烷化技术主要应用于富氢体系中微量CO的去除以及城市煤气的部分甲烷化。

开发的水煤气甲烷化工艺,其原料气首先进行脱硫操作,在0.05MPa、350℃下进行加氢反应。

该工艺经过1000h稳定性实验,催化剂催化活性稳定,且起始温度低,寿命可达1a之久,但催化剂不耐硫。

在空速1500h-1时,该工艺的CO转化率高达95%,CH4选择性可以达到65%。

由中科院大连物化所研发的常压耐高温煤气直接甲烷化工艺采用自行研发的M348-2A型催化剂,以水煤气为原料气,经脱水、脱硫、脱氧等工序后进入甲烷化反应器。

反应产物经降温、除水、压缩等工序后进入煤气输配管道系统。

由于M348-2A型催化剂为非耐硫型催化剂,因此原料气再进入甲烷化反应器前必须经过脱硫与脱氧。

该工艺的产品热值大于14000kJ/m3,CO体积分数小于10%,完全满足城市煤气的质量标准。

该催化剂的性能稳定,活性、选择性高,CO转化率可达80%~90%,甲烷选择性为60%~70%,催化剂寿命在0.5~1a,但该工艺的脱硫成本较高。

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。

Ni_Al_2O_3催化剂催化一氧化碳甲烷化反应的研究

Ni_Al_2O_3催化剂催化一氧化碳甲烷化反应的研究
与煤相比,天然气具有热值大、燃烧完全、无烟 无 渣 的 优 点 ,其 主 要 成 份 甲 烷 (CH4)分 子 结 构 中 无 C-C 键 ,只 有 C-H 键 ,从 燃 烧 特 性 看 ,甲 烷 是 一 种 洁净燃料。 甲烷可制工业用氢,合成化学品等[1,2]。 目 前 , 煤 制 合 成 气 技 术 已 经 成 熟 [3], 由 合 成 气 制 甲 烷 能 够促进煤的更清洁、高效、安全的利用,具有良好的 环境效益和经济效益。 煤制合成气甲烷化产品借助 西气东输工程的输送管道,将大大减少运输成本。
浸渍法: 称取一定量的硝酸镍配成浸渍溶液, 等体积浸渍 20 目~40 目γ-Al2O3 载体,静止 5h,在烘 箱中 393K 干燥 8h,在马弗炉中 773K 焙烧 4h。
共沉淀法:按比例称取一定量的醋酸镍和硝酸 铝 溶 解 于 150ml 乙 二 醇 , 置 油 浴 中 由 室 温 升 至 393K,恒温 0.5h,不断搅拌下滴加 1.22mol/L 碳酸钠 溶液 500ml,生成的 Ni(OH)2 和 Al(OH)3 在母液中老 化 1h, 抽滤并用蒸馏水洗涤至滤液呈中性, 滤饼 393K 烘 干 ,723K 下 焙 烧 4h, 制 得 NiO-Al2O3 催 化 剂,破碎取 20 目~40 目备用。 1.2 催化剂活性评价
1 实验部分
1.1 催化剂的制备 研混法:称取一定量的醋酸镍溶解于 150ml 乙
二 醇 ,置 油 浴 中 由 室 温 升 至 393K,恒 温 0.5h,不 断 搅 拌 下 滴 加 0.2mol/L 碳 酸 钠 溶 液 400ml, 生 成 的 Ni(OH)2 在母液中老化 1h,抽滤并用 蒸 馏 水 洗 涤 至 滤液呈中性, 滤饼在烘箱中 393K 烘干, 在马弗炉 773K 下焙烧 4h,制得α-NiO 前驱体。 按质量百分比 称取一定量的γ-Al2O3, 与α-NiO 一起研成粉体并混 合均匀,挤条成 型 制 得α-NiO/γ-Al2O3 催 化 剂 ,破 碎 取 20 目~40 目备用。

煤基合成气制甲烷工艺与催化剂研究进展

煤基合成气制甲烷工艺与催化剂研究进展

煤基合成气制甲烷工艺与催化剂研究进展宗弘元;余强;刘仲能【摘要】The production of synthetic natural gas( SNG)is an important route of the highly efficient and clean utilization of coal. The key reactionof coal to SNG is methanation,which is strong exothermic, reversible and reduced volume after the reaction. In order to get high methane yield,the measures of multistage adiabatic cycle to dilute CO and shift/purificationof syngas was adopted. The existing traditional process of methanationand their characteristics were summarized. On this basis,the methanation processes were compared,and the development of novel sulfur-tolerant methanation process for coal to SNG was proposed and discussed. The hydrothermal stability of conventional Mo-based sulfur-tolerant methanation catalysts needs to be improved because of low space velocity and conversion of raw materials. The future research trend of coal to SNGis the development of multistage sulfur-tolerant methanation processes and their corresponding catalysts with high performance.%煤制天然气是煤炭高效清洁利用的重要途径,甲烷化是煤制天然气的关键反应,具有强放热、可逆和体积缩小的特点。

煤制天然气甲烷化合成原料气深度脱硫工艺分析

煤制天然气甲烷化合成原料气深度脱硫工艺分析

煤制天然气甲烷化合成原料气深度脱硫工艺分析摘要:近几年,国家的化学工程施工水平在不断地提高。

煤炭生产是以Ni为催化剂,以CO、CO2和H2为原料,以Ni为催化剂,将其转化为甲烷。

采用甲烷法合成的天然气是采用较低温度的甲醇洗涤法进行脱硫、脱碳,得到的天然气是纯天然气。

通过低温甲醇洗提纯后,煤气中还存在1×10-7含量的硫分,需通过其他精制过程,实现煤气中硫的深度脱硫,以保障煤气中Ni基催化剂的安全。

戴维(Devi)、托普索(Topplus)两种不同类型的甲烷化反应(CH4)主要用于Ni-Ca2+(Ni-Topping)等,而其中的高质量、高稳定性是决定CH4合成反应产物Ni基催化剂使用寿命的重要原因,因此,本课题拟针对目前已有的CH4合成气(Ni)中存在的问题,通过对CH4合成气源气体(Ni,Ni)的深入研究,探讨CH4催化反应过程中的脱硫剂防护问题,为类似的反应器设计和开发奠定基础。

关键词:煤制天然气;甲烷化合成原料气;深度脱硫工艺引言在国内,由于油气资源消耗不断增加的情况下,国内油气资源短缺问题日益突出,到2020年,油气资源依赖程度将高达37%。

但是,由于中国煤炭资源丰富,在发展煤制气方面有着得天独厚的条件,因此,开展煤制气过程的优化设计是十分必要的。

“十二五”时期,已批准建设的大唐克旗和新疆庆华两个煤炭转化天然气项目在全国煤炭转化天然气项目中具有重大的示范意义。

该两种设备均采用将原气通过转化、低温乙醇洗涤进行脱硫、脱碳,达到一定的氢、碳比例,再送入沼气化系统生成天然气,再经过增压、脱水,获得符合管道输送需要的天然气。

1甲烷合成工艺的发展20世纪初期,国内外对甲烷化催化剂的研制和对甲烷化过程中少量CO和CO2的脱除方法进行了初步的探讨。

高一氧化碳甲烷的合成从上个世纪四十年代开始。

在20世纪70年代,由鲁奇与南非萨索尔共同建造的一种多段绝热的合成气甲烷化过程实验设备,由鲁奇与奥地利艾尔帕索在维也纳的一家石化企业共同建造的一种半工业合成气甲烷化过程实验设备。

Ni_Al_2O_3催化剂上甲烷部分氧化制合成气

Ni_Al_2O_3催化剂上甲烷部分氧化制合成气

Ni /Al 2O 3催化剂上甲烷部分氧化制合成气*路 勇邓 存**丁雪加沈师孔***(中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室,兰州730000)提 要 本文研究了N i /A l 2O 3催化剂的表面特征及其与CH 4部分氧化制合成气反应性能的关系.T P R,X RD 和评价结果表明,催化剂N i 组分含量为9.0%时反应性能最佳.反应过程中催化剂表面上总有部分镍氧化物在520~540℃就被还原.反应条件实验表明:在11.52×105ml ・g -1・h -1下,随着反应管外控制温度的升高,CH 4转化率、CO 和H 2选择性及收率增加;在700℃下,随着原料气空速的增加,CH 4转化率、CO 和H 2收率增加,在11.52×105ml ・g -1・h -1时达到最大值,但CO 选择性只单调地增加.在非平衡条件下(极高的空速),甲烷部分氧化可能经历了与平衡条件下完全不同的反应途径,反应产物在很大程度上受反应过程的动力学因素控制,CO 和H 2是反应的初级产物,CO 2是CH 4,CO 深度氧化和CO 歧化的产物.关键词 甲烷,部分氧化,合成气,氧化镍,氧化铝,负载型催化剂开发利用天然气是当今世界富有挑战性的前沿课题.天然气组成的90%以上是甲烷,由甲烷经合成气再合成燃料和化学品是天然气利用的最有效途径之一.目前工业上生产合成气主要是通过甲烷蒸汽重整,该过程反应温度高(800℃以上),设备庞大复杂,操作费用昂贵,且产物H 2/CO=3,需经调比方可用于甲醇和烃类合成.而甲烷部分氧化即可一步制得H 2/CO=2的合成气.这是一个温和的放热过程,具有大空速、低温(800℃以下)等优点.对降低甲烷间接转化过程的设备投资和生产成本有重要意义.近年来有关甲烷催化部分氧化的研究不断有报道[1~10],所用的催化剂主要是负载的第八族金属催化剂,如Rh ,Pt ,Ru ,Ni 和CO 等.本文研究了N i /Al 2O 3催化剂对甲烷催化部分氧化制合成气的反应性能,用T PR,XRD 分析了催化剂的还原性能和晶相组成在反应过程中的变化,并与催化剂的反应性能关联,对CH 4部分氧化制合成气反应途径也进行了初步探讨.1 实验部分1.1 催化剂制备 催化剂制备采用分步浸渍法.用计量的Ni (NO 3)2・6H 2O (A .R .)水溶液在70℃水浴中分数次浸渍20~50目 -Al 2O 3小球(温州产,比表面积291.8m 2/g ).在水浴上蒸干后100℃烘干过夜,然后在空气中400℃焙烧10h.BET 法测得9.0%Ni/Al 2O 3催化剂的比表面积为145.1m 2/g.1.2 催化剂活性评价及表征 催化剂的活性评价在常压小型固定床流动反应装置上进行,石英管反应器内径为6mm .催化剂装量均为60mg ,用纯度99.99%的CH 4和99.95%的O 2配制成V CH 4/V O 2=2的混合气为原料.反应产物用上海分析仪器厂103型1995年3月23日收到.*国家自然科学基金资助项目.**福建宁德师专访问学者.***通讯联系人,北京昌平石油大学化工学部102200.第17卷 第1期催 化 学 报1996年1月V ol.17No.1Chinese Jo urnal of Cataly sis (CUIHU A XUEBAO)January 1996气相色谱仪进行分析(Porapak Q 柱,热导检测器),并分别用H 2,N 2作载气对分析结果进行核对.反应尾气采用Finnig an M AT 700型离子阱检测器的检测结果表明O 2完全转化.程序升温还原(TPR)采用内径为6m m 的石英管反应器,所用催化剂样品量为60mg.经预处理的样品在处理温度下切换成He (20m l/m in)吹扫,冷却至30℃后通入含5%H 2的氢氩混合气进行T PR ,气体流速为26ml /min ,升温速率为20℃/min ,升温到900℃并恒温10min.X 射线衍射(XRD)分析用日本产D/M AX-RB 型衍射仪,CuK 射线,电压50kV,电流100mA .2 结果与讨论2.1 Ni 担载量对反应性能的影响及催化剂的表面特征 由图1可见,Ni 担载量从1.1%增加到6.8%,CH 4转化率迅速增加;继续增加到9.0%,CH 4转化率略有增加;高于9.0%后催化剂活性不再增加.这一过程中,CO 和H 2选择性变化不大,一直保持在90%以上.TGA 分析结果表明,反应过程中催化剂表面没有积炭。

合成气完全甲烷化催化剂研究

合成气完全甲烷化催化剂研究
13 催 化 剂 的 评 价 方 法 .
1 实 验 部 分
11 实 验 原 料 .
实验装 置 流程 图如 图 1 示 。整个 反应 体系 由 所
4部分组成 :1原 料气计 量 ;2 固定 床积 分反应器 ; () ()
() 3 产物 收集及 各相产 物取样 ;4 尾气计 量 和排放 。 () 原料 气 通 过 甲醇 裂 解 制得 , 经配 气 将 nH) (O 调 ( 2nC ) /
第 4期
徐 亚 荣等 : 成 气 完全 甲烷化催 化 剂研 究 合

合成 气完全 甲烷化催化剂研究
徐 亚 荣 , 新 良 , 徐 刘 平 , 文 怀 李
(. 1中国石油 乌鲁 木齐 石化公 司 究 院 , 新疆 乌鲁 木齐 8 0 1 ;. 3 0 9 2中科 院 山西 煤化 所 , 山西 太原 0 0 0 ) 3 0 2
() 1 活性载 体 的制备 将适 量 的硝 酸镁 溶解 在 3 %的稀 硝酸 溶 液 中与 称取 拟 薄水 铝石 ( 氧化 铝)0 k 、 氢 1 0 g 适量 的助挤 剂 田 箐 粉 、 孔 剂 甲基 纤 维 素充 分 混 合 , 成 q mm 的 扩 挤  ̄ 3 条状 , 将条 状样 品置 于空 气 中干燥 1 h 然后 在于 燥 2, 箱 中 于 1O 1 ℃条 件下 干 燥 4 ,程 序 升 温 至 7 0( h 0  ̄ 焙 2 烧4 h后 得到 A :。 体 。过 筛 , 除其 间夹带 的微 I 载 O 去
关 键 词 : 成 气 ; 烷化 ; 成 天 然气 ; 化 剂 ; 定 性 合 甲 合 催 稳
中图分类号.Q4 6 T 2
文献标识码: A
文章编号:0 1 29 0 10・7 6 10- 1( 1)4 - 9 2 00

助剂对甲烷部分氧化催化剂Ni_Al_2O_3催化性能的影响

助剂对甲烷部分氧化催化剂Ni_Al_2O_3催化性能的影响

文章编号:1004-1656(2003)01-0058-04助剂对甲烷部分氧化催化剂Ni/A -Al 2O 3催化性能的影响滕 云,陈耀强*,邓羽蓉,龚茂初(四川大学化学学院,四川成都 610064)摘要:用浸渍法制备了添加稀土La 、Y 及碱土金属Ca 助剂的Ni 系催化剂,用于甲烷部分氧化制合成气反应,结果表明同时添加适量的La,Y 及碱土金属Ca 助剂能明显提高Ni/A -Al 2O 3催化剂的催化活性和热稳定性。

500小时寿命实验表明,12%Ni+30%+3%Ln/A -Al 2O 3(w/w)的活性保持稳定。

XPS 结果显示还原后和反应后的样品均存在Ni 0,Ni 0是催化剂的活性组分;Ca 和Y 的相互作用导致Y 2O 3向催化剂表面迁移。

关键词:Ni/A -Al 2O 3;助剂;甲烷;部分氧化中图分类号:06431322 文献标识码:A近年来,甲烷部分氧化制合成气研究十分活跃[1],甲烷部分氧化制合成气催化剂有贵金属催化剂和以Ni 及C o 为主的VIIIB 族过渡金属催化剂,均具有高的C H 4转化率和高的H 2和C O 选择性[2-6]。

Ni 基催化剂较适用于工业生产,但存在高温下可能失活的缺点,因此催化剂的长期稳定性(寿命)是必须解决的问题。

本文探讨添加稀土La,Y 及碱土金属Ca 的Ni 系催化剂的反应性能,并对催化剂进行了XPS 表征。

1 实验部分111 催化剂的制备将载体A -Al 2O 3(BE T 比表面32m 2/g,温州石油化工设计研究院)浸渍在化学计量的Ni(NO 3)2#6H 2O 、Ln(NO 3)3#6H 2O 和Ca (NO 3)2#5H 2O 溶液中,60e ~80e 水浴烘干后,350e 分解,然后在空气中500e 焙烧4h 即得催化剂。

112 催化剂性能研究催化反应在微型连续流动固定床反应器中进行。

石英管反应器内径5m m,催化剂装量20mg 、上下均填充石英砂。

甲烷部分氧化制合成气的La2O3助Ni-MgAl2O4催化剂_张兆斌

甲烷部分氧化制合成气的La2O3助Ni-MgAl2O4催化剂_张兆斌

收稿日期:1999 03 15. 第一作者:张兆斌,男,1971年生,博士生.联系人:沈师孔.T el:(010)69745566 3784;Fax:(010)69744849;E mail:skshen@.基金项目:中国石油天然气集团公司 九五 攻关资助课题.文章编号:0253 9837(2000)01 0014 05甲烷部分氧化制合成气的La 2O 3助Ni/MgAl 2O 4催化剂张兆斌, 余长春, 沈师孔(石油大学(北京)中国石油天然气集团公司催化重点实验室,北京102200)摘要:用M gO 与载体Al 2O 3在高温下焙烧成M gAl 2O 4尖晶石,防止了Ni 在反应过程中与载体形成N iAl 2O 4,促进了Ni 在载体表面的分散.应用CODEX 软件优化了La 2O 3在N i/M gAl 2O 4催化剂中的加入量和活化温度.L a 2O 3助Ni/M gAl 2O 4在本文实验条件下经100h 反应后活性和选择性均未发生变化.程序升温烧碳结果表明,催化剂表面仅存在一种较高温度下才可除去的碳物种,它可能是石墨碳.XRD 和BET 结果证实,催化剂具有较高的结构稳定性.荧光分析结果表明,在100h 的反应过程中活性组分未发生明显流失.根据脉冲反应结果对以Ni + (La 2O 4-x ) -作为氧的活性位和N i 0作为甲烷的活性位的直接氧化反应机理进行了初步探讨.关键词:甲烷,部分氧化,合成气,氧化镧,镍催化剂,铝镁尖晶石中图分类号:O643/T Q 54 文献标识码:A在甲烷部分氧化制合成气中Ni 催化剂也具有与贵金属催化剂相当的活性和选择性,特别是Ni/Al 2O 3,由于价廉、强度好、易制备等优点,是最有希望取代贵金属的非贵金属催化剂.但这类催化剂在反应的高温下,Ni 与催化剂载体间容易发生不可逆固相反应[1~3];催化剂表面易积炭[4~6];活性组分易烧结;Ni 缓慢流失[1,2].路勇等[7]指出,引入CaO 与载体Al 2O 3形成尖晶石结构的CaAl 2O 4,可防止活性组分Ni 与Al 2O 3发生固相反应;潘秀莲等[8]也指出,MgAl 2O 4作为甲烷部分氧化反应的载体比Al 2O 3具有更高的热稳定性.Rostrup Nielsen 等[9]指出,Ni 基催化剂的积炭与催化剂表面Ni 晶粒的大小相关,积炭需要16个相邻Ni 原子的活性位.严前古等[10]指出,引入稀土氧化物可减小催化剂表面N i 晶粒的大小.本文采用加入M gO 与载体Al 2O 3形成MgAl 2O 4尖晶石结构,然后采用共浸渍法引入La 2O 3,以提高催化剂的抗积炭能力,防止活性组分自身烧结;并对La 2O 3的助催化作用进行了探讨.1 实验部分1.1 催化剂的制备 将商售 Al 2O 3(江苏省姜堰市化工助剂厂产品,A BET =145m 2/g)粉碎过筛,选用0 2~0 3mm 颗粒,首先以M g (NO 3)2溶液浸渍,使M g 负载量为7%,经高温焙烧在载体表面形成一层MgAl 2O 4尖晶石膜;然后将7%Ni 和适量La 助剂浸渍到焙烧过的载体上,用CODEX 软件对La 2O 3添加量和焙烧温度进行优化.1.2 反应条件及分析方法 原料气CH 4(99 9%)和O 2(99 95%)分别经质量流量计进入内径10m m 的石英反应器.催化剂预先经H 2气(30ml/m in)原位还原30min.稳定性实验条件为:催化剂用量1g,反应炉温973K,GHSV=7 104h -1,V (CH 4)/V (O 2)=2.产物分析采用Porapak N 色谱柱和5A 分子筛色谱柱联合分离[12],H 2作载气,热导池检测器.XRD 采用北京大学青鸟公司产BDX 3200型X 射线粉末衍射仪.铜靶,电压40kV,电流20mA;扫描范围2 =10 ~100 .比表面积在ASAP 2010型比表面测试仪上测得.催化剂元素分析在Shimadzu XRF 1700型荧光分析仪上测得.脉冲反应和程序升温烧炭用美国AM ET EK 公司QM 2000型质谱仪测定.用质谱多通道同时采集CH 4,CO,CO 2,H 2,H 2O 及作为峰强度内标的惰性气体He 等目标产物.脉冲反应温度973K,催化剂用量30mg,每次脉冲量0 39ml,脉冲间隔20s.2 结果与讨论2.1 催化剂制备条件的优化 本文重点考察助剂La 2O 3添加量和焙烧温度对甲烷转化率的影响.表1是采用CODEX 软件设计的催化剂评价结果.按第21卷第1期 Vol.21N o.1催 化 学 报Chinese Journal of Catalysis2000年1月January 2000评价结果优选的制备条件制得的催化剂上甲烷转化率与CODEX 软件预测结果一致.这说明采用CODEX 软件可对几个因素综合考察,提高工作效率.表1 添加助剂La 的催化剂的优化结果和实验结果T able 1 Experimental result and o ptimizat ion resultof the L a promoted catalystNo In fluencing factor n (L a )/n (Ni)T /K X (C H 4)/%10.2082389.62 1.0082391.130.2097391.84 1.0097390.950.0389888.26 1.1789889.770.6079292.280.60100491.390.6089893.1Optimization result 0.6390193.1Experimental result0.6390193.7T he correl ati on coefficient R 2=0.94by CODEX2.2 催化剂的物相结构 图1的XRD 结果表明,添加助剂和不添加助剂La 2O 3的催化剂上都未观测到NiO 相存在.这可能是由于活性组分Ni 的负载量较小,在催化剂上分散较好造成的.但是,添加La 2O 3的催化剂上有NiLa 2O 4相生成,说明La 2O 3会与活性组分Ni 产生相互作用.这种相互作用可能有利于改善催化剂的活性和抗积炭性能.图1 催化剂的XRD 谱F ig 1 XRD patterns of the catalyst samples (1)L a 2O 3,(2)La 2O 3 N iO/M gA l 2O 4,(3)N iO/M gAl 2O 4,(4)L a 2O 3/M gAl 2O 42.3 催化剂的催化性能 由图2(a)可以看出,在反应温度升高的过程中,甲烷转化率及合成气选择性均随之升高,而CO 2收率和选择性降低.升高温度有利于强吸热的CO 2重整反应发生,但由于反应接触时间不足0 1s,故CO 2重整反应发生的程度应该很小,因CO 2重整反应导致的随温度升高CO 2收率减小的趋势不会象实验这样显著.据此可以认为,氧化反应以部分氧化为主,伴随有少量深度氧化反应.这表明反应中甲烷部分氧化和深度氧化同时存在,且在很大程度上受热力学平衡控制.由图2(b)可以看出,原料气空速对甲烷转化率及合成气选择性的影响较小.这表明甲烷部分氧化反应是个快步骤[12].在我们所考察的空速范围内,因接触时间较短使得反应结果的变化不明显.图2 反应条件对反应结果的影响Fig 2 Effects of r eaction condition on POM resultsover La 2O 3 N i/M gAl 2O 4(a)Reaction temperature,(b)Space v elocity (1)X (CH 4),(2)S (CO),(3)S (H 2),(4)S (CO 2),(5)Y (CO),(6)Y (H 2),(7)Y (CO 2)图3 La 2O 3 Ni/MgAl 2O 4催化剂的稳定性F ig 3 Stability of L a 2O 3 N i/M gAl 2O 4catalyst (1)X (CH 4),(2)S (CO),(3)S (H 2),(4)Y (CO),(5)Y (H 2),(6)Y (CO 2)2.4 催化剂的稳定性和积炭 由图3可以看出,在15第1期张兆斌等:甲烷部分氧化制合成气的L a 2O 3助N i/M gA l 2O 4催化剂100h 反应时间内催化剂的活性和选择性未发生变化.反应结束后,将催化剂在惰性气体保护下降至室温,然后在含33%O 2的氦气氛下,采用程序升温氧化方法升温(27K/m in)至1123K,并维持此温度约10min(见图4(2)).利用色谱和质谱同时监测反应尾气.反应后催化剂活性虽然未下降,但经测定该催化剂已有1 1%的积炭.这种积炭在高温(1073K)才能与高浓度氧反应而被除去,它可能是石墨类碳物种.Tsang 等[13]指出,甲烷部分氧化反应中催化剂表面的积炭有CO 歧化和甲烷分解两种来源.催化剂中引入La 2O 3时,一方面减小了催化剂表面的Ni 微晶[9,10],另一方面可能由于Ni 0表面的电子向La 3+迁移,使Ni 0的d 轨道电子密度降低,削弱了Ni 0与CO 间d *的反馈作用.这两方面的作用都不利于CO 歧化反应,从而可减少积炭.以上分析说明,添加La 2O 3可提高催化剂抗积炭的能力.图4 反应100h 后催化剂表面积碳的考察F ig 4 T PO r esult of La 2O 3 N i/M g Al 2O 4used for 100h(1)p (O 2),(2)T PO,(3)p (CO 2)图5 稳定性实验前后催化剂的XRD 谱F ig 5 XRD patterns of the catalyst (1)Pr e r educed,(2)U sed for 100h2.5 催化剂稳定性实验前后的分析结果 由图5可以看出,催化剂反应前后基本上只观察到镁铝尖晶石和NiLa 2O 4相,反应后的催化剂除晶化程度变好外,并未发生明显的相变,说明催化剂结构较稳定.反应后的催化剂上未观察到Ni x C 峰出现,这与上述程序升温烧炭的结果相一致.催化剂表面形成的积炭很可能覆盖在载体表面,而与活性中心Ni 无相互作用.新鲜催化剂的比表面积为55 29m 2/g ,而反应100h 后,催化剂比表面积仅略有减小,床层上部为53 58m 2/g,下部为49 26m 2/g.由此可以看出,催化剂既未因表面积炭而导致比表面积增大,也未因反应条件下烧结而发生比表面积明显减小,说明反应过程中催化剂具有较高的结构稳定性.同时,催化剂还具有良好的抗烧结能力,从而长时间维持了良好的催化活性.这与前述XRD 所得结果相符.表2是利用XRF 对反应100h 后催化剂床层上部或下部催化剂的元素组成和新鲜催化剂元素组成的对比结果.可以看出:活性组分Ni 在反应中顺气流方向发生了一定量的迁移,但这种迁移对催化剂的活性并未产生明显的影响.表2 催化剂反应前后的化学组成T able 2 Element composition of t he fresh catalystand the used for 100h (%)Catalyst w (Ni)w (L a)w (Mg )w (Al)w (O)Inlet 4.278.42 3.6241.9741.72Outlet6.988.56 6.1038.2740.08Fresh5.548.273.3441.9240.922.6 脉冲反应对La 2O 3助剂的作用 图6是在还原态催化剂表面连续进多个O 2脉冲,直至Ni/MgAl 2O 4催化剂表面完全被氧化后,再脉冲CH 4的反应结果.第一个CH 4脉冲时,在Ni/M gAl 2O 4表面CH 4分解所需的Ni 0中心已完全被氧化为NiO,因此CH 4峰首先迅速上升;当少许CH 4与NiO 发生反应,将表面NiO 还原形成Ni 0活性中心后,CH 4才迅速分解,所以CH 4峰迅速降低;与此同时CO,CO 2和H 2峰出现.随后,由于催化剂表面已存在还原态的Ni 活性中心,故第二、三个脉冲的CH 4完全分解.随着脉冲CH 4次数的增加,催化剂表面的氧物种与碳物种浓度之比逐渐减小,表现为第二、三个CH 4脉冲时,CO 峰逐渐增强而CO 2峰逐渐减弱.CO 的最高峰出现在第三个CH 4脉冲.随着继续脉冲CH 4,表面氧物种逐渐被消耗,新生成的CO 和CO 2都不断减少,但CO 与CO 2的峰面积之比不断增大.继续脉冲至第五个CH 4时,由于表面氧几乎完全被消耗,随后的CH 4脉冲基本上只发生CH 4分解为金属碳化物和H 2的反应.由于甲烷分解产生的积炭逐渐覆盖了金属Ni 中心,导致CH 4的峰16催 化 学 报第21卷图6 氧化态催化剂上氧和甲烷的脉冲反应Fig 6 Ox ygen and methane pul se reactions over pre ox i dizedNi/M gAl 2O 4(a)and La 2O 3 N i/M gA l 2O 4(b)M r /z :(1)28,CO;(2)44,CO 2;(3)15,CH 4;(4)32,O 2;(5)2,H 2强随脉冲次数的增加而增强.以上结果表明,Ni/M gAl 2O 4表面的NiO 是CH 4部分氧化和深度氧化的氧物种.这与沈师孔等[14]提出的NiO/Al 2O 3上甲烷部分氧化制合成气的反应机理一致.有助剂的La 2O 3 Ni/MgAl 2O 4上第一个CH 4脉冲时,CH 4基本上完全被消耗,同时检测到少量的CO 和大量的CO 2,表明CH 4能完全转化为深度氧化产物CO 2.此时检测到的小峰完全来源于CO 2的二次离子峰,说明催化剂表面存在着某种强氧化性的氧物种.杨廷录[15]曾进行研究,表明在La 2O 3上存在有强氧化性物种O -2;李作骏[16]也作过类似的报道.这些结果表明,La 2O 3 Ni/M gAl 2O 4表面的氧物种可能是O -2.第二个CH 4脉冲时,CO 量达到最大而CO 2很少,表明强氧化性O -2物种的量很少,且此氧物种是只形成CO 的选择性氧物种.此后的8个CH 4脉冲中无CO 2出现,而CO 的量随CH 4脉冲次数的增多而逐渐减少.在最后4个CH 4脉冲时仍有CO 产生,表明La 2O 3 Ni/MgAl 2O 4催化剂表面NiO 的活性有所减弱而选择性有所提高,它只与表面碳物种生成CO,而不能生成CO 2.图7为催化剂经973K 原位还原1h 后,连续3个CH 4的脉冲.可以看出,在脉冲第一个CH 4时,在还原态Ni/MgAl 2O 4表面CH 4首先分解成氢和碳,碳与表面少量残余的氧反应形成CO,随后的两个CH 4脉冲时基本上无CO 出现;在La 2O 3 Ni/MgAl 2O 4表面连续3个CH 4的脉冲过程中一直有少量CO 出现.这表明同样的还原条件下,La 2O 3 Ni/MgAl 2O 4表面的还原程度低于Ni/M gAl 2O 4,前者表面存在原位条件下难以完全还原的氧物种.图7 还原态Ni/MgAl 2O 4(a)和La 2O 3 Ni/MgAl 2O 4(b)催化剂上的甲烷脉冲反应F ig 7 M ethane pulse reaction of pre reduced N i/M gAl 2O 4(a)and L a 2O 3 Ni/M gAl 2O 4(b)M r /z :(1)28,CO;(2)44,CO 2;(3)15,CH 4;(4)2,H 2催化剂在添加La 2O 3作为助剂后,由于La 2O 3是一种硬酸而NiO 是一种软碱,两种物质在反应过程中存在相互作用.这种作用导致两种结果:一种是使催化剂活性中心Ni 粒子颗粒变小,故在100h 的连续反应中催化剂表面积炭量很少,且不在活性中心Ni 上生成.Tsipouriari 等[17]在考察Ni/La 2O 3上甲烷部分氧化活性时得出类似的结论.另一种结果是两种物质可能形成某种化合物,如类尖晶石结构的NiLa 2O 4,该结构在原位还原时难以完全还原,即催化剂表面同时存在Ni 0和Ni +(La 2O 4-x ) -17第1期张兆斌等:甲烷部分氧化制合成气的L a 2O 3助N i/M gA l 2O 4催化剂(x<1).Ni0是甲烷分解的活性中心,而Ni + (La2O4-x) -是催化循环的氧活性中心.实际反应过程与LiNiLaO x/Al2O3上的甲烷部分氧化反应机理[18]类似:x Ni0+CH4(ad)Ni x C+4H(ad)4H(ad)2H2(g)Ni x C+Ni +(La2O4-x) -x Ni+CO+(La2O3-x Ni)2Ni+O2(g)2NiO(La2O3-x Ni)+NiO Ni+Ni +(La2O4-x) -或(La2O3-x Ni)+O(ad)Ni +(La2O4-x) -由于Ni +(La2O4-x) -的存在,减少了非选择性N iO物种参与反应的程度,故La2O3 Ni/M gAl2O4表现出比Ni/M gAl2O4有更高的CO选择性和CH4转化率.参考文献1 T or niainen P M,Chu X,Schmidt L D.J Catal,1994,146(1):12 Bharadw aj S S,Schmidt L D.J Catal,1994,146(1):113 Bro phy J H,M anning R P.EP178853.1986;U SP4726913.19884 Bhattacharya A K,Breach J A,Chand S et al.A pp l CatalA,1992,80(1):L15 Choudhary V R,Rane V H,Rajput A M.Catal Lett,1993,22(4):2896 Dissanayake D,Rosy nek M P,Kharas K C C et al.JCatal,1991,132(1):1177 L u Y,L iu Y,Shen S K.J Catal,1998,177(2):3868 Pan X L,L iu S L,Sheng S S et al.催化学报,1999,20(1):19 Rostrup N ielsen J R,A nderson J R,Boudart M.Catalysis:Science and T echnolog y,V ol5.Berlin:Springer V erlag, 1984.28010 严前古,于作龙,远松月.应用化学,1997,14(4):7011 张兆斌,余长春,沈师孔.分析测试技术与仪器,1998,4(2):9812 金荣超,陈燕馨,李文钊等.见:段启伟等.第九届全国催化学术会议论文集.北京:海潮出版社,1998.248 13 T sang S C,Clar idge J B,Gr een M L H.Catal T oday,1995,23(1):314 Shen S K,L i C Y,Yu C C.Stud Surf Sci Catal,1998,119:76515 Y ang T L,Feng L B,Shen S K.J Catal,1994,145(2):38416 李作骏.多相催化反应动力学基础.北京:北京大学出版社,1990.6517 T sipour iar i V A,Zhang Z,V erykois X E.J Catal,1998,179(1):28318 李新生,徐杰,林励吾.催化新反应与新材料.郑州:河南科学技术出版社,1996.146Partial O xidation of CH4to Syngas on La2O3 Promoted Ni/MgAl2O4ZHANG Zhaobin,YU Changchun,SHEN Shikong(CN PC K e y Labor atory of Cataly tsis,Petr oleum U niver sity,Beij ing102200,China)Abstract:Al2O3support reacts with M gO at high temperature to form M gAl2O4spinel,which reduces the possibility of NiAl2O4formation and favors the dispersion of N i on the catalyst sur face.T he effects of La2O3 amount and calcination temperature were optimized by the CODEX software.Stability of the catalyst was tested at973K under GHSV=70000h-1and V(CH4)/V(O2)=2.The catalyst activity kept constant during the reaction for100h.TPO of the catalyst used for100h indicated that the amount of carbon deposited is about 1 1%,which is,possibly,a graphic carbon species.The ex perimental results show ed that the catalyst structure is stable and the Ni component does not lose in the reaction.T he addition of La2O3increases the selectivity of surface ox ygen species.The ox ygen species of the pre reduced catalyst show s ex cellent CO selectiv ity.T he pos sible mechanism w as discussed,proposing that the Ni +(La2O4-x) -and Ni0sites are responsible for the acti vation of ox ygen and methane respectively.Key words:methane,partial ox idation,syng as,lanthana,nickel catalyst,spinel structure(Ed WGZh) 18催 化 学 报第21卷。

镍基甲烷化催化剂的制备及催化性能研究

镍基甲烷化催化剂的制备及催化性能研究

镍基甲烷化催化剂的制备及催化性能研究在煤制天然气的工艺中,合成气甲烷化工艺和甲烷化催化剂是其核心。

本课题针对传统甲烷化催化剂存在低温活性差,高温易烧结、易积碳等核心科学问题,开展如下研究:(1)采用共浸渍法制备含有不同V含量的Ni-V2O3/Al2O3催化剂。

系统地考察氧化钒物种的加入对催化剂结构、形貌、表面特性、Ni物种的分散性和还原性以及催化活性和稳定性的影响。

结果表明,与不含V物种的催化剂相比,Ni-V2O3/Al2O3催化剂在催化活性、稳定性和抗积碳性能上均有显著提升。

研究发现在焙烧过程中催化剂上形成了Ni3V2O8,这有利于减小Ni晶粒尺寸,提高Ni的分散性和H2化学吸附量,进而使催化剂显示出更高的活性。

V203的氧化-还原循环过程能够增加催化剂中的氧空位含量,促进副产物CO2解离产生表面活性氧中间体,从而抑制Ni颗粒表面积碳的形成,提高催化剂的抗积碳性能。

此外,Ni-V2O3/Al2O3催化剂也显示出较高的C02甲烷化催化活性。

(2)基于上面的研究结果,采用“一锅”溶剂蒸发诱导自组装法制备含有不同V含量的Ni-V-Al三元有序介孔催化剂。

与浸渍法制备的有序介孔氧化铝和非有序介孔氧化铝为载体的催化剂相比,“一锅”法制备的有序介孔催化剂具有更高的催化活性。

适量V物种的加入到有序介孔Ni-Al催化剂中能够进一步提升CO甲烷化催化活性。

110h的稳定性实验结果显示有序介孔Ni-V-Al催化剂具有同时抗烧结、抗积碳的性能,这主要是因为催化剂较小的Ni晶粒尺寸(约3.0 nm)、较强的金属-载体相互作用以及合适的孔道尺寸(约10.0 nm)的协同作用结果。

(3)采用Cr203作为助剂,利用“一锅”溶剂蒸发诱导自组装法制备了Ni-Cr-Al三元有序介孔复合氧化物用于CO甲烷化反应。

结果表明,Cr物种分散在有序介孔氧化铝骨架里,而Ni颗粒则分散在孔道中,并且当Cr203和NiO物种的总量不超过22 wt%时,制得的Ni-Cr-Al材料均能保持有序介孔结构。

Ni与Al2O3相互作用对甲烷部分氧化制合成气

Ni与Al2O3相互作用对甲烷部分氧化制合成气

C,
Байду номын сангаас
图 4 不同 Ni 负载量 Ni/Al 20 3 催化剂的 XPS 谱
fi g 4 XPS prOfiles Of Ni/Al 2 0 3 catal yst wit h diff erent
Ni cOntents calci ned at 8 C f Or 6 h t hen reduced by ~2 at 7 C f Or 2 h "(Ni )/% :(1 )1. ,(2 )2. 5 ,(3 )7. 5 ,(4 )1 .
52
催化学报
第22 卷
沉积是从单原子层逐渐向多层过渡,超过一定量后,
Ni 便在催化剂表面以堆积的 Ni 0 颗粒形式存在. TPR 过程中,堆积在催化剂表面的游离 Ni 0 首先被 还原,形成的 Ni 晶粒较大. 然后,结合态 Ni 0 开始 被还原,形成大量较小的 Ni 晶粒,使 Ni 的平均粒径 减小,故 Ni 与 Al 2 0 3 的相互作用有利于 Ni 的分散.
吴廷华1, 李少斌1,2, 严前古3
(1 浙江师范大学物理化学研究所和化学系,浙江金华 321004;2 宁德师范高等专科学校化学系,福建宁德 352100; 3 厦门大学化学系固体表面物理化学国家重点实验室,福建厦门 361005)
关键词:镍,氧化铝,相互作用,负载型催化剂,甲烷,部分氧化,积炭
中图分类号:0643
1 实验部分 1 . 1 催化剂制备 催化剂采用浸渍法制备,用计量 的 N(i N03)2 水溶液在 80 C 水浴上分数次浸渍 30 ~ 40 目的!-AI2 03 颗粒,110 C 烘干,600 C 分解 2
h 备用 . 1 . 2 催化剂表征 程序升温还原( TPR)实验在自 建的装置上进行 . 样品用量为 80 mg,8% H2-92% Ar 混合气流速 30 mI / min,SC-3A 型气相色谱仪热 导检测,升温速率为 10 C / min,升温范围为室温 ~ 950 C . 催化剂样品的晶相结构分析在 Rigaku D / max-!B 型 X 射 线 衍 射 仪 上 进 行,工 作 电 流 100 mA,加 速 电 压 40 kV,Cu 靶,Ni 单 色 器 . 样 品 的 XPS 谱在 VGESALAB MK!型 X 射线光电子能谱 仪上测定,X 射线源为 M g 靶( !!,1 254 eV),采用 污染碳 C 1 " 电子结合能 284 . 6 eV 作内标 . 1 .3 催化剂活性考察 催化剂活性考察在自建的 固定床流动反应装置上进行,反应条件和反应装置 参见文献[11]. 催化剂用量 0 . 5 m(I 约 500 mg),催 化剂床 层 高 20 mm . 催 化 剂 积 炭 量 的 测 定 采 用 TGA 方法 . 样品用量 30 mg,升温范围室温 ~ 750 C,升温速率 8 C / min .

甲烷化中Ni-Al2O3表面变化表征

甲烷化中Ni-Al2O3表面变化表征

Ni 基催化剂在生物质基合成气甲烷化反应中表面过程的表征:X 射线光电子能谱(XPS )摘要摘要::这里通过半原位X 射线光电子能谱(XPS )和其他表面表征手段来研究商业Ni/Al 2O 3催化剂在从改质合成气来生产甲烷过程中表面的变化。

甲烷化反应实验在一个集成于XPS 系统的高压单元(HPC )中于固定床条件下进行。

在纳米尺度水平研究了用不同的改质生物质基合成气对在甲烷化条件下催化剂的表面性质及其活性之间的相互影响。

详细叙述了金属颗粒形貌的变化及积碳的过程。

提出了一个在长期甲烷化条件下C 晶须形成的机理。

详细研究了气体混合物中诸如CO 2,H 2O ,CH 4,C 2H 4,C 2H 2,C 3H 6和C 2H 6这些附加组分的作用。

此外,还研究了诸如镍的氧化物,氢氧化物,碳化物和碳酸盐等这些物种的作用。

关键字:镍催化剂;γ-Al 2O 3;XPS ;甲烷化;碳晶须;积碳1. 引言镍基催化剂常被用于诸如加氢,氢化处理和烃类的加氢裂解,烃类的水蒸汽重整和甲烷化等领域[1-4]。

在表面科学研究中,不同的载体被用来分散镍颗粒:γ-Al 2O 3,TiO 2,Pt ,分子筛或SiO 2 [1-8]。

负载型金属催化剂的活性和选择性主要受金属的用量,分散金属颗粒的大小,金属-载体相互作用和载体的组成等影响。

而焦点放在了研究各种不同系统中分散度即晶粒大小对电学性质和反应活性的影响上。

近来更广泛地开发可再生能源变得很有必要,这使人们对从生物质基合成气来生产甲烷的兴趣日益增强 [9]。

这种合成气不仅需要设计专门的甲烷化工艺,还使催化剂的使用条件苛刻,导致催化剂积碳,表面吸附硫而失活。

迄今为止,关于负载型Ni 催化剂上甲烷化反应的报道强调碳晶须使Ni 团簇从载体上脱离的总体过程及前期步骤 [10,11]。

然而,据我们所知,还没有发表描述Ni 团簇在甲烷化过程中经历的变化的XPS 分析报告。

特别地,在我们当前的研究中将会证实,镍的碳化物如Ni 3C 只有经过持续的反应才会形成,这一点很重要,因为Ni 3C 的出现和存在与Ni 团簇从氧化铝载体脱离机制的起始密切相关。

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Journal of Natural Gas Chemistry21(2012)170–177Ni/Al2O3catalysts for syngas methanation:Effect of Mn promoterAnmin Zhao,Weiyong Ying∗,Haitao Zhang,Hongfang Ma,Dingye Fang State Key Laboratory of Chemical Engineering,Engineering Research Center of Large Scale Reactor Engineering and Technology,Ministry of Education,East China University of Science and Technology,Shanghai200237,China[Manuscript received July7,2011;revised August22,2011]AbstractNi/Al2O3catalysts with different amounts of manganese ranging from1to3wt%as promoter were prepared by co-impregnation method.The catalysts were characterized by N2physisorption,XRD,TPR,SEM and TEM.Their catalytic activity towards syngas methanation reaction was also investigated using a fixed-bed integral reactor.It was demonstrated that the addition of manganese to Ni/Al2O3catalysts can increase the catalyst surface area and average pore volume,but decrease NiO crystallite size,leading to higher activity and stability.The effects of reaction temperature,pressure and weight hourly space velocity(WHSV)on carbon oxides conversion and CH4formation rate were also studied.High carbon oxides conversion,CH4selectivity and formation rate were achieved at the reaction temperature range of280−300◦C.Key wordsmanganese promotion;nickel catalysts;syngas methanation1.IntroductionMethanation reaction between carbon oxides and hydro-gen over nickel catalysts to produce methane was firstly re-ported by Sabatier and Senderens in1902[1].Since then, it has been widely used in many processes,including pu-rification of gas in ammonia synthesis and hydrogen produc-tion[2,3].The interest to the reaction as a promising route to produce synthetic natural gas(SNG)has remarkably grown during the last few years.Recently,a great deal of works has been directed towards SNG production by gasification of the coal or biomass to synthesis gas and subsequent methanation of the synthesis gas to SNG[4−8].This route can improve the security of energy supply and reduce the emission of green house gas[9].Extensive studies have been conducted on several metal-based catalytic systems using Ni[10−12,14],Ru[15−17],Co [18]and Fe[19]on various oxide supports(Al2O3[11,20], SiO2[21,22],ZrO2[23,24]and TiO2[25]).Ni-based cata-lysts were the most extensively studied because of its high activity and selectivity for methane formation as well as its low cost[26,27].Meanwhile,Nattaporn Lohitharn et al.[28]reported that introduction of Mn as promotor onto a precipitated Fe catalyst for Fischer-Tropsch synthesis sig-nificantly improves its catalytic activity.However,up to date scarce study has been conducted to investigate the pro-motion effect of Mn on Ni/Al2O3catalysts for carbon ox-ides methanation.Our preliminary experiments have revealed that Ni/Al2O3catalyst with24wt%nickel content exhibits good activity for carbon oxides methanation.In order to study the impact of different Mn loadings on the activity and stability of carbon oxides methanation over the Ni-based catalyst,a series of Ni/Al2O3catalysts with Ni loading of 24wt%were modified by different amounts of Mn ranging from1to3wt%.The catalysts were prepared through co-impregnation method and characterized using N2physisorp-tion,XRD,H2-TPR,SEM and TEM.Effects of reaction tem-perature,pressure and weight hourly space velocity(WHSV) on its activity were investigated aiming to design a potential effective catalyst for SNG.The stability of the catalysts under high reaction temperature was also examined up to1200min on stream.2.Experimental2.1.Preparation of catalyst24Ni/Al2O3catalysts with different Mn loadings were de-noted as X Mn-NA(X=0,1,2,and3),where X represents the Mn loading(wt%),N stands for Ni and A denotes Al2O3. Ni(NO3)2·6H2O,50wt%Mn(NO3)2solution and Al2O3were∗Corresponding author.Tel/Fax:+86-21-6425-2192;E-mail:wying@This work was supported by the National Science and Technology Supporting Plan(No.2006BAE02B02). Copyright©2012,Dalian Institute of Chemical Physics,Chinese Academy of Sciences.All rights reserved. doi:10.1016/S1003-9953(11)60350-2Journal of Natural Gas Chemistry V ol.21No.22012171supplied by Sinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd.Both de-sirable amounts of Ni(NO3)2·6H2O and50wt%Mn(NO3)2 solution were mixed or dissolved in50mL deionized water under vigorous stirring and kept at60◦C for1h to obtain a mixed solution.Catalysts were prepared by impregnation of Al2O3with the mixed solution.After impregnation at60◦C for12h,the samples were dried at120◦C for12h and cal-cined in static air at550◦C for6h.2.2.Characterization of catalystsNitrogen adsorption-desorption isotherms were obtained with a Micrometrics ASAP2020apparatus.Prior to N2ad-sorption,the samples were degassed under vacuum at200◦C for4h.Specific surface areas were measured by the multi-point Brunauer-Emmet-Teller(BET)method.Total pore vol-ume and sizes were evaluated using the standard Barrett-Joyner-Halenda(BJH)treatment.Powder X-ray diffraction(XRD)patterns were recorded on a Rigaku D/Max2550using Cu Kαradiation at40kV and100mA.XRD patterns were recorded over a2θrange of 10o−80o and a step size of0.02o.Hydrogen temperature-programmed reduction(H2-TPR) measurements were carried out on Micrometrics AutoChem II2920.Prior to the H2-TPR measurements,200mg sample placed in a quartz U-tube reactor was pretreated in Ar stream at500◦C for0.5h and then cooled to ambient temperature. H2-TPR was then conducted with a gas mixture of10vol% H2in Ar at a flow rate of50mL·min−1and temperature was raised to800◦C with a heating rate of10◦C·min−1.Hydro-gen consumption was monitored by a thermal conductivity de-tector(TCD).Scanning electron microscopy(SEM)and transmission electron microscope(TEM)were employed to the morpho-logic characterization.SEM measurements were performed on a JSM-6360LV electron microscope.TEM investigations were carried out on a JEM-1400operating at100kV.In or-der to obtain suitable samples,the catalyst powders were dis-persed in ethanol by ultrasonic and then a drop of the solution was placed on a carbon-coated copper grid.2.3.Syngas methanationSyngas(carbon oxides and hydrogen)methanation reac-tions were carried out in a12mm(inner diameter)fixed-bed reactor.The length of the uniform temperature zone was over 140mm.Typically500mg catalyst was used,and the total gas flow rate was100mL·min−1,corresponding to a weight hourly space velocity(WHSV)of12000mL·g−1·h−1.Cat-alyst diluted with a certain amount of inert Al2O3was set-tled in the uniform temperature zone,where the axial temper-ature was measured with a thermocouple.The catalyst was heated from ambient temperature to450◦C with a heating rate of1◦C·min−1and then reduced in situ by pure hydro-gen for2h.After this pretreatment,the catalyst was cooled to250◦C under nitrogen flow and the reaction started as gas flow was switched to the syngas(6.6vol%CO,1.8vol%CO2, 67.8vol%H2,and25.9vol%N2).Flow rates of all gases were monitored by calibrated mass flow controllers(Brooks 5850E).Gas composition of the inlet and outlet was ana-lyzed by an on-line gas chromatograph(Agilent7890A se-ries)equipped with one FID(flame ionization detector)and two TCD(thermal conductivity detector).Hydrocarbons from C1to C6were analyzed by a FID after separation with a HP-PLOT“S”Al2O3column.N2,CO and CO2were analyzed by a TCD after separation with two Propack Q and one5A molecular sieve columns.H2was analyzed using a TCD after separation with one Propack Q and one5A molecular sieve column.To calculate carbon oxides conversion,formation rate and selectivity of methane,the effluent gas was analyzed after steady-state operation under each condition.The selec-tivity of a particular product was calculated based on carbon efficiency using the formula n i C i/Σn i C i,where n i and C i are the carbon number and molar concentration of the i th product, respectively.The conversions of carbon oxides and methane formation rate were calculated by the formulas as follows: CO conversion(X CO,%):X CO=N in y CO,in−N out y CO,outN y×N y×m172Anmin Zhao et al./Journal of Natural Gas Chemistry V ol.21No.22012Moreover,among the three Mn promoted catalysts,1Mn-NA catalyst gives the highest surface area and further increase in the manganese loadings has a little contribution to the surface area,pore volume and average pore diameter of the catalysts.Table 1.Physical property of 0Mn-NA,1Mn-NA,2Mn-NA and 3Mn-NA Catalyst S/m 2·g −1V a /cm 3·g −1D b /nm D c /nmSupport60.70.23115.6−Figure 1.XRD patterns of different catalystsTPR technique allows us not only to characterize the metal-support interactions but also to elucidate the role of ad-ditives as promoters in the reduction and the influence of one or more phases on the reducibility of a specific compound in multi-component system [31].Figure 2shows the TPR re-sults of the samples,in which the overlapped peaks are de-convolved using Gaussian-type functions.The results reveal that the addition of manganese can change the reduction char-acteristics ofcatalysts.Figure 2.TPR profiles of different catalystsAccording to the peak temperatures in their TPR profiles and reported in literatures [31−36],the reducible NiO species could be classified into three types:α-type (surface amor-phous NiO or bulk NiO),β-type (weakly interacted with Al 2O 3or called Ni-rich phase [35])and γ-type (strongly inter-acted with Al 2O 3or called Al-rich phase [35]).Similar results can also be found in references [30,37,38].After a mathematical treatment of the TPR profile,three elementary peak temperatures that centered at 370−410◦C,480−583◦C and 540−660◦C,respectively,could be well de-convolved with R 2(higher than 0.99).The TPR profiles for the samples with different Mn loadings are compared and the corresponding peak temperatures and percent of every ele-mentary peak area are shown in Table 2.The quantitative re-sults of the TPR profiles (Table 2)show that the proportion of α-type in all reducible NiO precursors maintained ca.28%for all the catalysts studied in this work.The α-peak temperature shifts downwards with the addition of manganese,suggesting a weaker interaction between α-NiO and alumina support for the Mn-containing samples.Table 2.TPR data of 0Mn-NA,1Mn-NA,2Mn-NA and 3Mn-NAT (◦C)Fraction of total area (%)0Mn-NA410507542294724Journal of Natural Gas Chemistry V ol.21No.22012173of NiO represents Al-rich phase containing some Ni2+ions (also called Ni2+ions surrounded by Al3+ions as suggested by Scheffer et al.[36]).1Mn-NA catalyst possesses the high-est fraction ofγ-type NiO(32%)while3Mn-NA has the high-est fraction ofβ-type NiO(57%).Based on the literatures [31,33],the reduction ofα-andβ-type NiO would benefit the formation of large-sized Ni particles which are active at low temperatures.On the contrary,the reduction ofγ-type NiO will lead to the formation of small Ni particles which are not only active at low temperatures but also active and stable at high temperatures.Typical SEM and TEM images of the0Mn-NA and1Mn-NA catalysts are displayed in Figure3.The SEM micrographs of0Mn-NA and1Mn-NA catalysts are shown in Figure3.It is obvious that the addition of manganese can restrain agglomer-ation by preventing the nickel species migration on the granule surface.The TEM micrographs of0Mn-NA and1Mn-NA cat-alysts show that the NiO particles are dispersed in the cotton-likeγ-Al2O3networks.It is obvious that the NiO species in 1Mn-NA catalyst has betterdispersion. Figure3.Electron microscope micrographs of0Mn-NA and1Mn-NA3.2.Equilibrium conversion and stability testsMain reactions(Reactions(4)to(6))and carbon deposit reactions(Reactions(7)and(8))which occur in the methana-tion process are expressed as follows:CO+3H2←→CH4+H2OΔHθ=−206kJ/mol(4) CO2+4H2←→CH4+2H2OΔHθ=−165kJ/mol(5) CO+H2O←→CO2+H2ΔHθ=−41kJ/mol(6) 2CO←→CO2+CΔHθ=−173kJ/mol(7)CH4←→C↓+2H2ΔHθ=−41kJ/mol(8) As the methanation reactions are highly exothermic and pressure-favorable,reactors are designed running at low tem-perature and relative high pressure with catalysts.For prac-tical operation of this process,it is essential to avoid both Reactions(7)and(8)since carbon formation and deposition would plug the catalyst bed and render it inoperative.Ther-modynamics and equilibrium calculations were performed at various temperatures ranging from250◦C to300◦C.The re-sults reveal that equilibrium conversion of both CO and CO2 are approached to100%under our experimental conditions. Therefore,the system is controlled by kinetics instead of equi-librium.Before the investigation to catalytic activity,stability of the samples was studied.Carbon oxides conversion and methane formation rate were employed to represent catalytic activity to accomplish the stability tests under this operat-ing conditions(450◦C,0.1MPa and600000mL·g−1·h−1;12.22vol%CO,4.67vol%CO2,75.33vol%H2and7.77 vol%N2).Results summarized in Figure4show that carbon oxides conversion decreases sharply with time on stream over 0Mn-NA.On the contrary,catalysts modified by Mn have bet-ter stability during the tests.1Mn-NA is the most stable cata-lyst among the four catalysts with CO conversion always over 95%and CH4selectivity over99%.This is mainly because catalyst1Mn-NA possesses the highest fraction ofγ-type NiO (32%)which is active and stable under high temperature.174Anmin Zhao et al./Journal of Natural Gas Chemistry V ol.21No.22012Figure4.Stability test results for the four catalysts3.3.Ef fects of temperature and Mn loadingThe catalytic activity of the four catalysts,with Mn loading from0to3wt%,was studied from250to320◦C.The reaction results obtained under the condition of 12000mL·g−1·h−1and0.1MPa are presented in Figure5, where conversions of carbon oxides and CH4formation rateare plotted as functions of reaction temperature.The conversions of both CO and CO2increase apparently with the increase of temperature.CO conversion achieves 100%above270◦C over catalyst1Mn-NA,2Mn-NA and 3Mn-NA.As for0Mn-NA,CO is also consumed completely above280◦C.On the other hand,CO2conversions over all the four catalysts show negative value when the reaction tem-perature is below270◦C.This is probably owing to water gas shift reaction,which may produce more CO2than that consumed in the methanation reaction[16,27].The CO2con-version on the catalyst promoted by Mn increases more obvi-ously compared with the conversion on0Mn-NA catalyst over 270◦C.The trend of CH4formation rate with temperature is similar to that ofCO.Figure5.Effect of temperature on the conversion of carbon oxides and CH4 formation rateIt should be noted that,in addition to methane(C1),hy-drogenation of carbon oxides under present reaction condi-tions also results in the production of higher hydrocarbons. Typical results obtained over2Mn-NA and3Mn-NA catalystsJournal of Natural Gas Chemistry V ol.21No.22012175are shown in Figure 6,where the selectivities towards hydro-genation products are plotted as functions of reaction tempera-tures.The main by-products formed below 290◦C are C 2–C 6hydrocarbons.Selectivities of methane (C 1)on 2Mn-NA and 3Mn-NA catalysts increase from ca.83%to ca.99%with temperature from 250to 290◦C and arrive nearly 100%above 300◦C.The results demonstrate that the addition of Mn has a little effect on product distribution while temperature plays an importantrole.Figure 6.Effect of temperature on product distributionThe promotion effect of Mn loading on CO conversion under 260◦C,0.1MPa and 12000mL ·g −1·h −1was plotted in Figure 5.The CO conversion increases rapidly from 52.8%to 75.8%with the Mn loading from 0to 1wt%,and the promo-tion effect would be inconspicuous when further increase the Mn loading from 1to 3wt%.An appropriate amount of Mn would improve the catalyst activity,increase the surface ba-sicity and enhance the carburization of the catalyst.However,excessive addition of Mn retarded the catalyst carburization due to the enrichment of manganese on catalyst surface [39].We can draw the conclusion that 3Mn-NA is the most ac-tive catalyst among the four catalysts under present reaction conditions according to Figure 5.The order of carbon oxides conversion and CH 4formation rate on these catalysts in this section seems to be contradictory with the results obtained in the stability tests (1Mn-NA was the most stable catalyst).Thiscan be explained as follows:(1)It has been confirmed that Mn supported on Al 2O 3has hydrogenation activity in our ex-periment (see Figure 5).Thus,adding more Mn can result in the increase of carbon oxides conversion and CH 4forma-tion rate;(2)Catalysts using solo-manganese as active metal supported on aluminum oxide are not stable under high tem-perature (>400◦C),which is in line with the literature [19].Therefore,it can be concluded that 3Mn-NA is the most ac-tive catalyst at low temperature (250−320◦C)while 1Mn-NA is the most stable catalyst under high temperature (450◦C).3.4.Ef fect of space velocityWeight hourly space velocity has been designed in the range of 6000−60000mL ·g −1·h −1.Typical results ob-tained under 290◦C and 0.1MPa over catalyst 2Mn-NA and 3Mn-NA are depicted in Figure 7.CO conversion of 2Mn-NA and 3Mn-NA keeps above 96%while space velocity is below 30000mL ·g −1·h −1.Further increase of WHSV results in a drastic decrease of CO conversion to the extent of 58.2%and 59.9%at 60000mL ·g −1·h −1for 2Mn-NA and 3Mn-NA catalysts,respectively.CO 2conversion declines more dras-tically with the WHSV ,and even presents negative value at 60000mL ·g −1·h −1.This fact is mainly caused by watergasFigure 7.Effect of space velocity on carbon oxides conversion and CH 4formation rate176Anmin Zhao et al./Journal of Natural Gas Chemistry V ol.21No.22012shift reaction and it is also mentioned in Paraskevi’s work [40].As the curves of carbon oxides conversion are nearly linear from 30000to 45000mL ·g −1·h −1,meaning the entire catalyst bed works efficiently,one can judge that space veloc-ity chosen in that range seems to be optimal.Similar conclu-sion is also concluded by Ocampo’s research [41].3.5.Ef fect of pressureIn this section,catalytic performance of 2Mn-NA was studied by varying the pressure from 0.1to 2.0MPa.The test was carried out at 290◦C and 45000mL ·g −1·h −1.As is shown in Figure 8,the conversion of CO 2rises significantly from 9.5%to 85.3%with the increase of pressure from 0.1MPa to 2.0MPa.CO conversion increases from 80.0%to 99.3%with the increase of pressure from 0.1MPa to 1.0MPa,and then achieves 100%under higher pressure.Since metha-nation reaction is pressure-favorable,operated under high pressure can improve the utilization factor of reactors.There-fore,practical operating pressure depends largely on the syn-gas pressure from gasificationunit.Figure 8.Effect of pressure on carbon oxides conversion and CH 4formation rate4.ConclusionsNi/Al 2O 3catalysts with Mn loadings ranging from 0to 3wt%were prepared,and their properties were characterized.Several conclusions can be drawn from these investigations.First,adding Mn to Ni/Al 2O 3catalysts can increase the cata-lyst surface area,average pore volume and decrease NiO crys-tallite size slightly which is demonstrated through BET and XRD.Second,all catalysts promoted by Mn exhibit excellent catalytic activity and stability in carbon oxides methanation by comparison with Mn-free catalyst (0Mn-NA).Third,3Mn-NA catalyst is the most active at low temperature (250−300◦C)while 1Mn-NA catalyst is the most stable under high tem-perature (450◦C).Fourth,adding Mn to Ni/Al 2O 3cata-lysts can change CH 4formation rate and the product distri-bution slightly,but temperature plays a more important role.Fifth,operating at 280−450◦C,30000−45000mL ·g −1·h −1and around 2.0MPa would be appropriate for the methanation over the present catalyst.AcknowledgementsThis work was financially supported by the National Science and Technology Supporting Plan (2006BAE02B02).References[1]Sabatier P,Senderens J B.C R Acad Sci Paris ,1902,134:514[2]Li Z Y ,Mi W L,Liu S B,Su Q Q.Int J Hydrogen Energy ,2010,35:2820[3]Xu G W,Chen X,Zhang Z G.Chem Eng J ,2006,121:97[4]Kopyscinski J,Schildhauer T J,Biollaz S M A.Fuel ,2010,89:1763[5]Zwart R W R,Boerrigter H.Energy Fuels ,2005,19:591[6]Rostrup-Nielsen J R.Science ,2005,308:1421[7]Jura˘s ˇc ´ık M,Sues A,Ptasinski K J.Energy ,2010,35:880[8]Waldner M H,V ogel F.Ind Eng Chem Res ,2005,44:4543[9]Hoekman S K,Broch A,Robbins C,Purcell R.Int J GreenhouseGas Control ,2010,4:44[10]Kramer M,Stowe K,Duisberg M,Muller F,Reiser M,SticherS,Maier W F.Appl Catal A ,2009,369:42[11]Xavier K O,Sreekala R,Rashid K K A,Yusuff K K M,Sen B.Catal Today ,1999,49:17[12]Cai M D,Wen J,Chu W,Cheng X Q,Li Z J.J Nat Gas Chem ,2011,20:318[13]Xu L H,Mi W L,Su Q Q.J 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