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《浙江大学》 2005年
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钙钛矿型复合氧化物前驱体催化剂上甲烷/二氧化碳重整制合成气的研究

赵虹  
【摘要】:甲烷/二氧化碳重整不仅可以制备低H_2/CO比的合成气,为F-T合成等工业过程提供更合乎需要的原料,而且这一过程可以有效地利用二氧化碳,对于解决日益严重的环境问题也具有重要意义。对于该反应的催化剂体系已经有很多的研究,基于成本等一系列问题的综合考虑,人们目前研究的重点还是放在Ni基催化剂上。但是Ni基催化剂存在的最大问题是催化剂失活。由于甲烷/二氧化碳重整反应是高温反应,且原料气中C/H比较高,因此催化剂失活的主要原因当为催化剂的积炭和烧结。 近年来,采用钙钛矿型(ABO_3,A_2BO_4)复合氧化物作为催化剂的前驱体用于甲烷重整反应研究逐渐增多。这类氧化物中B位离子经过还原可以得到高分散的活性金属粒子,并且可以通过A位或B位离子部分取代大大提高其催化活性而几乎不改变其结构。本论文采用钙钛矿型复合氧化物作为催化剂前驱体,进行了甲烷/二氧化碳重整研究,以期在合适的载体上(La的氧化物)稳定B位金属粒子,抑制在重整反应中催化剂的积碳,并对其反应机理做了初步的探讨。 第三章较系统地研究了A_2BO_4(A=La,B=Ni)类钙钛矿型复合氧化物作为催化剂前驱体在催化甲烷/二氧化碳重整中的活性。并对LaNiO_3、La_4Ni_3O_(10)、La_3Ni_2O_7、La_2NiO_4、La_3NiO_5和La_4NiO_6等一系列催化剂的催化活性和抗积炭性能作了比较。实验发现,在催化反应中,甲烷转化速率的大小存在以下的顺序:La_4Ni_3O_(10)La_3Ni_2O_7La_2NiO_4La_3NiO_5La_4NiO_6;LaNiO_3La_2NiO_4La_3NiO_5La_4NiO_6。积炭量:La_4Ni3O_(10)(8.4%)La_3Ni_2O_7(10.8%)La_2NiO_4(12.3%);放热峰温度变化:La_4Ni_3O_(10)(598℃)La_3Ni_2O_7(593℃)La_2NiO_4(570℃)。表明金属Ni在催化剂中的含量越少,催化反应中甲烷的转化速率也就越快,生成的无定型炭和石墨碳也就越多;同时又最容易活化消除。催化剂表面的CH_x物种和无定型碳及石墨碳的生成和消除可以达到一种快速平衡,不会使得催化剂失活。 第四章考察了Co取代晶格中不同的Ni含量的La_2Ni_xCo_(1-x)O_4催化剂上CH_4/CO_2重整反应活性。实验表明,此催化剂活性受催化剂中Ni活性组分的含量影响。在Ni量较少的时,由于Co对此重整反应的催化活性远低于Ni,催化剂活
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TE665.3

【引证文献】
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