【摘 要】
：
步入21世纪以来,能源和环保问题一直是社会所关心的两大问题。因为人类社会对化石燃料的依赖性太强,CO2气体的排放量逐年增加,已造成了非常明显的温室效应。因此,近年来如何将CO2通过化学的方法转化为有价值的产物已成为研究者关注的热点。通过CO2加氢合成CH4,不仅可以实现碳资源的循环利用,而且可以有效缓解天然气供需矛盾,该反应的关键在于开发设计出高效、可重复、价格低廉的镍基催化剂。本论文针对镍基负载
论文部分内容阅读
步入21世纪以来,能源和环保问题一直是社会所关心的两大问题。因为人类社会对化石燃料的依赖性太强,CO2气体的排放量逐年增加,已造成了非常明显的温室效应。因此,近年来如何将CO2通过化学的方法转化为有价值的产物已成为研究者关注的热点。通过CO2加氢合成CH4,不仅可以实现碳资源的循环利用,而且可以有效缓解天然气供需矛盾,该反应的关键在于开发设计出高效、可重复、价格低廉的镍基催化剂。本论文针对镍基负载型催化剂低温活性差的问题,从金属活性组分分散状态及载体方面行了研究,通过一步溶剂热成功制备出了具有优异催化活性的高分散镍基催化剂。整体研究思路如下:采用浸渍法将Ni分别负载在γ-Al2O3和CeO2载体上,考察不同载体对催化剂性能的影响。研究发现,相比于γ-Al2O3,以CeO2为载体时催化剂活性更高。在优选出了载体CeO2的基础上,通过两步浸渍法制备出了纳米块状及纳米棒状的Ni/CeO2-NC、Ni/CeO2-NR催化剂。材料表征及CO2甲烷化反应结果表明,镍在Ni/CeO2-NC表面形成的颗粒更为均匀、分散度更高,在反应温度为350℃时,催化剂Ni/CeO2-NC的CO2转化率达82.95%,产物中CH4选择性100%。采用一步溶剂热法制备得到了高分散镍基催化剂Ni/CeO2-SAC和Ni/CeO2-NCC,考察了镍金属分散度对催化剂活性的影响。XRD及TEM表征结果显示,两种催化剂的镍物种均以高度分散的状态负载于氧化铈载体上。XPS及H2-TPR表征结果显示,两种催化剂均形成了大量的氧空位,且具有适宜的金属-载体相互作用,催化剂在CO2加氢制甲烷体系中均表现出了优异的催化活性。在反应温度为260℃时,0.92%Ni/CeO2-SAC的CO2转化率达79.54%,产物中CH4选择性达100%,其低温活性超过了贵金属催化剂1%Ru/CeO2-Im。在反应温度为320℃时,5.50%Ni/CeO2-NCC的CO2转化率达89.13%,产物中CH4选择性达100%。
其他文献
我国低阶煤储量丰富,直接燃烧会造成资源浪费和环境污染。为了提高低阶煤的利用价值,缓解我国能源短缺的现状,选用蒙东褐煤和淖毛湖长焰煤为原料,利用自主研制开发的CCCO工艺（Cogeneration of Clean Coal and Oil）对蒙东褐煤进行热解实验,采用干法制浆工艺对淖毛湖煤进行中试配浆实验,实现了两种低阶煤的充分高效利用。利用铝甑热解器分别对褐煤和长焰煤进行基础热解实验研究,考察了
随着常规石油资源的日益减少和重油开采技术的日臻成熟,原油资源呈现重质化、劣质化的趋势。重质油高效转化是提高石油资源利用率、降低对外依存度的重要手段。浆态床加氢工艺能够实现高金属、高残炭含量劣质重油的加氢轻质化而成为研究热点,其中高性能加氢催化剂的持续性进步是关键。本文提出了系列化自硫化油溶性过渡金属催化剂的制备新方法,并对减压渣油的加氢改质反应条件进行了优化,初步形成了浆态床加氢催化剂的低成本制备
针状焦是一种优质的碳素材料,其制备的石墨电极具有电流密度大、机械强度高、电极消耗低等特点。低温煤焦油中含有较多的芳烃类物质,适用于针状焦的制备。本文以低温煤焦油重油为研究对象,对脂肪烃的分离进行了研究。通过杂质脱除精制法和萃取精制法对重油和芳烃油进行了处理,制备了合格的针状焦原料。采用萃取法对低温煤焦油重油中脂肪烃进行了分离,考察了溶剂种类、剂油比、温度等因素对萃取效果的影响并对萃余油进行了GC-
场前景。目前环氧氯丙烷的工业化生产方法存在着不同程度的环境污染问题,而TS-1分子筛催化过氧化氢直接氧化氯丙烯制环氧氯丙烷法对环境无污染,符合当下绿色化学的发展趋势,而且该法生产环氧氯丙烷原子利用率高、反应效果好、反应条件温和,具有良好的发展前景。目前TS-1分子筛催化氯丙烯直接氧化工艺尚不成熟,处于理论研究阶段,因此研究TS-1/H2O2催化氧化氯丙烯工艺对于促进环氧氯丙烷绿色生产工艺工业化非常
为减少大气中CO2浓度不断攀升可能带来的环境和生态问题,探求CO2的转化利用迫在眉睫。其中,CO2催化加氢合成乙醇是一条理想途径,其不仅可以实现工业生产中的碳循环利用,而且还可以得到具有较高的能量密度、可作为汽油添加剂和工业中间体等使用的乙醇。而实现CO2催化加氢合成乙醇的关键在于高效催化剂的开发。本论文首先考察了Cu基催化剂在CO2加氢合成乙醇中的助剂效应。在Cu/Zr O2催化剂中分别引入Fe
NH3作为一种重要的化工原料和潜在能源,近年来逐步受到学术界的重视。由于工业制氨须在高温高压下进行,消耗大量能源的同时还会对环境造成污染,于是研究者们尝试使用绿色环保的电能催化N2还原成NH3（NRR）。目前已有多种可用于催化N2还原的材料被报道,但这些材料仍存在不少缺陷,如反应动力学缓慢、易发生竞争析氢反应（HER）。因此,如何提高反应速率和法拉第效率已成为研究电催化氮气还原亟需解决的问题。本论
氧化脱氢（ODHP）作为丙烷脱氢技术的一种,由于其反应放热,理论上不需要外界额外提供能量,可以自我供热维持。同时无热力学平衡限制,丙烷单程转化率高。但是丙烯容易被深度氧化,因此在ODHP过程中丙烯的收率普遍很低,而且由于氧气和丙烷共同进料,体系在高温下存在爆炸的危险。化学链燃烧（CLC）是一种清洁高效的燃烧技术,采用新型的具有携氧能力催化剂,将均相热裂化脱氢反应产生的H2进行原位氧化,生成水蒸气,
随着传统能源的不断消耗,资源短缺、环境污染等问题日益加重,发展新型的储能技术（如燃料电池、金属空气电池、锂电池等）势在必行,其中铝空气电池和锂硫电池因其高的比容量得到了广泛的关注。而开发低成本、高活性的电极材料是提升电池性能的主要途径。催化性能优异的Pt、Ir、Ru等贵金属催化剂成本较高,且稳定性较差,限制了其商业化进程。过渡金属负载的氮掺杂碳材料,价格低廉,合成简便,且得益于形成的过渡金属氮化物
杂原子修饰的二维材料在催化剂领域展现出极大的发展潜力。催化反应中的反应物、中间产物及最终产物在催化剂表面的吸附作用直接影响催化反应的活性,因此,如何有效调控吸附能、理解吸附作用变得至关重要。本文利用第一性原理计算探究了吸附作用,评估杂原子修饰的二维材料用于析氢反应时的活性并设计了一种新型的氮还原反应电催化剂。主要研究内容如下:（1）探究了钠原子在C3B单层、C3N单层、石墨烯以及它们两两组合形成的
烯烃芳构化可在降低烯烃含量的同时减少FCC汽油辛烷值的损失,但是普遍存在轻质芳烃与烯烃的烷基化副反应导致汽油干点升高等问题。本论文设计制备膜限域Silicalite-1@ZSM-5核壳结构催化材料,实现Silicalite-1分子筛择形性能与核ZSM-5分子筛的芳构化性能耦合,消除芳烃与烯烃进一步烷基化副反应的发生,从而优化产物分布、抑制汽油干点升高,为高性能辛烷值恢复催化剂的设计提供理论支撑。采