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甲烷催化燃烧耦合甲烷重整金属基催化元件的研究

王伟  
【摘要】:化工过程强化,也就是指能显著减少工厂和设备体积、高效节能、清洁、可持续发展的化工新技术,是化学工业发展的一个方向。金属基结构化催化剂是一种结构规整的整体式催化剂,由于其具有比表面积大、传递性能好、床层压降低等优点,将其应用于强放热反应与强吸热反应的耦合,可以大幅度提高能量利用率、减小设备体积、实现流程集成化,从而能够达到过程强化的目的,因此是一个具有广泛前景的研究方向。 对于强放热的甲烷催化燃烧反应,传统的贵金属催化剂价格昂贵,高温下易流失且热稳定性能较差,而金属氧化物催化剂具有价廉易得、燃烧活性接近贵金属催化剂、热稳定性高的特点,寻找一种高活性,高稳定性的金属氧化物催化剂并将其涂附在金属基体上从而能够得到一种性能佳、传热性能好的能够应用于强吸/放热耦合反应的甲烷燃烧金属基催化剂成为了我们的目标。 本文采用金属预氧化法对FeCrAl合金基体进行预处理,制备过渡胶、载体涂层、含催化活性组分的活性浆料,利用浸渍法制成了Ce_(1-x)Ni_xO_2/Al_2O_3/金属基催化剂。经过对金属基结构化催化剂表面形貌分析,物相分析,甲烷催化燃烧活性评价,寿命评价和TPR表征等,我们发现Ce_(1-x)Ni_xO_2(x=0.1-0.3)在催化剂表面的分散性比CeO_2和NiO要好,催化剂具有良好的甲烷催化燃烧性能,而Ce_(1-x)Ni_xO_2/Al_2O_3/FeCrAl催化剂


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