应用于乙醇水蒸气重整制氢反应的负载型Ni基催化剂的制备

论文摘要

负载型Ni基催化剂是一种良好的乙醇水蒸气重整制氢催化剂,Ni有利于乙醇的汽化,促进C-C键的断裂,提高对氢气的选择性,而且Ni能降低催化剂活化温度。目前,对Ni基催化剂的研究主要集中在助剂和载体改性上,对于制备方法的研究相对较少。本研究从负载型Ni基催化剂的制备方法入手,成功地在SiO2载体上制备得到了分散度好,低温还原性能优良的负载型Ni基催化剂。在此基础上,系统地考察了在催化剂制备过程中PEG的作用。对催化剂的乙醇水蒸气重整制氢反应性能进行了研究,并考察了不同助剂对催化剂性能的影响。实验结果表明:（1）使用胶体法制备的负载型Ni基催化剂具有较好的分散度,同时拥有良好的低温还原性能。（2）通过红外光谱,TEM等表征手段,认为PEG在催化剂制备中起到了最为关键的作用。正是由于PEG的存在,使得Ni及助剂金属离子前驱体能很好地分散在载体表面。（3）RuO2首先在较低的温度下440 K左右被还原成Ru金属颗粒,并逐渐向NiO颗粒靠近并进入到NiO颗粒中,从而形成NiO-Ru形式的双金属。在金属Ru周围产生的氢能通过氢溢流作用到达附近的NiO粒子处,从而促进NiO小粒子在较低的温度下还原。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章: 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 乙醇制氢的方法
• 1.2.1 部分氧化重整制氢
• 1.2.2 光催化乙醇制氢
• 1.2.3 膜催化重整制氢
• 1.2.4 乙醇水蒸气重整制氢
• 1.2.4.1 乙醇水蒸气重整制氢的热力学研究
• 1.2.4.2 乙醇水蒸气重整制氢的反应机理
• 1.3 乙醇水蒸气重整制氢反应催化剂的研究进展
• 1.3.1 贵金属催化剂
• 1.3.2 Co基催化剂
• 1.3.3 Cu基催化剂
• 1.3.4 Ni基催化剂
• 1.3.4.1 载体对催化剂性能的影响
• 1.3.4.2 金属助剂的添加对Ni催化剂的影响
• 1.4 立题依据和研究思路
• 1.4.1 研究思路
• 1.4.2 研究内容
• 参考文献
• 第二章: 实验部分
• 2.1 试剂与仪器
• 2.2 催化剂制备
• 2-CP催化剂的制备'>2.2.1 NiPt/SiO₂-CP催化剂的制备
• 2-CP催化剂的制备'>2.2.2 NiPd/SiO₂-CP催化剂的制备
• 2-CP和NiRu/SiO₂-CP的制备'>2.2.3 Ni/SiO₂-CP和NiRu/SiO₂-CP的制备
• 2-PEG-free样品的制备'>2.2.4 NiRu/SiO₂-PEG-free样品的制备
• 2-IWI'>2.2.5 浸渍法制备Ni/SiO₂-IWI
• 2-CP催化剂的钝化'>2.2.6 NiRu/SiO₂-CP催化剂的钝化
• 2.3 催化剂表征
• 2.3.1 X射线衍射（XRD）
• 2-TPR）'>2.3.2 氢气程序升温还原（H₂-TPR）
• 2.3.3 透射电镜显微镜（TEM）
• 2.3.4 红外光谱（FT-IR）
• 2.4 催化剂活性评价
• 2.4.1 催化剂活性评价装置
• 2.4.2 气相色谱分析方法
• 参考文献
• 第三章: 制备方法对催化剂的影响
• 3.1 XRD表征结果与讨论
• 3.2 TEM表征结果与讨论
• 2-TPR分析'>3.3 催化剂的H₂-TPR分析
• 3.4 红外光谱分析
• 2-CP催化剂钝化后表征'>3.5 NiRu/SiO₂-CP催化剂钝化后表征
• 3.6 金属Ru促进NiO还原的机理
• 3.7 乙醇水蒸气重整制氢反应性能
• 3.8 本章小结
• 参考文献
• 第四章: 不同助剂对催化剂的影响
• 4.1 不同助剂对催化剂结构的影响
• 4.1.1 XRD分析结果与讨论
• 2-TPR结果与讨论'>4.1.2 H₂-TPR结果与讨论
• 4.2 助剂对催化剂反应活性的影响
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 附录
• 致谢