负载型镍基催化剂的制备及其在秸秆热解中的应用研究

来源 :武汉轻工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:henrychen999
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有效利用生物质一直是研究人员关注的科学问题。生物质热解和气化的主要目的是产生高质量的气体。然而,在热解/气化过程中必然将生成半焦与焦油。而所生成的焦油将影响到气化系统的运行,并导致生态环境被严重污染,但是焦油含有一部分能量,如果不能充分利用,则包括生物质热解和气体。会导致转换效率降低。因此需要利用新的处理技术,生物质催化热解具有良好的催化效果。首先选用武汉附近的农场采购生物质秸秆作为热解原料(如大豆秸秆、芝麻秸秆、花生秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆),利用五种生物质秸秆为研究对象进行了热解实验,探讨了原料种类、热解温度、颗粒粒径和气相停留时间对热解气体产物组分和产率的影响。结果表明:芝麻秸秆热解产率明显高于其他四种秸秆,热解的主要成分为CO、H2、CH4和CO2;五种秸秆中芝麻秸秆的挥发分值、产气率、热解产物中CO与H2气体含量、可燃气体低位热值均为最高。实验利用均匀沉淀法制备不同种类的镍基催化剂(Ni/CNTs、Ni-La/CNTs等),利用实验室固定床热解管式炉对不同种类的催化剂在不同的反应温度、活性组分的负载量、气相停留时间等对气体组分含量与气体产物特性的影响情况开展了一系列研究,并对催化剂的重复利用次数进行了研究,通过XRD、XRF、BET、TEM等各类表征方法分析了催化热解发生之前与之后的催化剂性能,实验结果表明,活性组分负载良好并分散均匀,10%Ni/CNTs载体比表面积224.55m2/g,催化剂存在Ni O及La2O3活性组分。因为碳纳米管属于纳米级,从SEM图我们可以看出Ni/La活性组分良好的分散在载体表面,从BET分析结果可以看出碳纳米管(CNTs)载体比表面积大,孔容孔径大,孔隙率及机械强度很大,呈细长型卷状,因此,活性组分均有良好的负载在内外结构。从XRD谱图我们可以看出Ni O和La2O3的峰强度大,表明具有很好的负载效果,实验结果表明,两种类型的催化剂催化性能较好,且Ni/CNTs催化剂的催化效果最佳。利用沉积沉淀法制备合成了不同种类的催化剂(Ni/FA-γAl2O、Ni-Mg/FA-γAl2O3、Ni-Mg-Zr/FA-γAl2O3等)。利用实验室固定床热解管式炉对不同种类的催化剂考察在不同热解温度,催化剂的保温时间下的催化重整性能研究。实验结果表明,三种催化剂的催化活性均匀均有较好的负载效果,三种催化剂具有较高的比表面积,呈球形状结构。从XRD谱图我们可以看出,负载后的催化剂催化效果良好,通过实验证明了,催化剂的热解温度在很大程度上影响了生物质秸秆热解反应,可燃性气体的转化率很高。
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