基于ni金属基整体型催化剂催化乙醇氧化重整制氢的研究

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1、天津大学硕士学位论文Ni金属基整体型催化剂催化乙醇氧化重整制氢的研究姓名：沙盈盈申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：王亚权20070601摘要乙醇氧化重整将乙醇蒸汽重整和部分氧化相耦合，具有启动快、产氢效率高、可实现自供热等显著优点，是一种应用前景广阔的制氢技术。镍整体型催化剂催化的反应可在大空速下自热进行，而且催化剂空隙率大，具有压力降小，生产能力高等优点。在本课题实验工作中，镍金属基整体型催化剂用于乙醇氧化重整制氢反应。为了提高该催化剂的H2选择性和抗积碳能力，对催化剂进行助剂氧化物负载，取得了比较理想的结果。在本论

2、文工作中，以Ce(N03)3和／或Zr(N03)4溶液浸渍泡沫镍，再进行干燥和焙烧，制备了一系列负载Ce02和Ce02．Z内2的镍金属整体型催化剂。并采用XRD，SEM，BET和ICP等分析测试手段对催化剂进行了表征。同时考察了反应温度，空速，碳氧比和醇水比对催化剂反应活性和选择性的影响。结果表明：(1)在所有反应条件下，乙醇转化率接近100％，并且不受反应条件变化的影响；(2)负载Ce02能够促进WGS反应的发生，提高H2选择性，降低副产物的选择性；Ce02的最佳负载量是7．33叭．％，以此负载量负载的催化剂Ceo．8Ni在

3、温度为7500C，空速O．7×105h1，nC／nO为O．7，nc2a50H／nI-120为O．25的条件下反应170min，H2，CH4和CO的平均选择性为98．3％，2．2％和31．2％，只检测到微量的C2H6，没有C地生成；(3)Ce／Zr最佳负载摩尔比为3．26，以此比例负载的催化剂Ceo．15Zro．osNi具有最高的H2选择性和最好的稳定性。XRD检测结果表明Ce02和Zr02之间有较强的相互作用，说明形成了Ce02．ZF02固溶体。正是由于固溶体的形成增强了固溶体中Ce02的氧化还原性和热稳定性，从而改善了催化剂

4、的催化性能和稳定性；(4)Ceo．8Ni和Ceo．15Zro．05Ni氧化重整产物的选择性随着反应条件变化的趋势是相同的：H2选择性随着温度的升高或C2H50H／H20的减小而增大，CH4，C2H4和C2H6的选择性随着温度的升高或C2H50H／H20的减小而减小；H2选择性随着GHSV或C／OLL的增大而减小，CI-h，C2H4和C2H6的选择性随着GHSV或C／O比的增大而增大。关键词：镍整体型催化剂，氧化物助剂，Ce02，Ce02一Zr02，乙醇，氧化重整ABSTRACTOxidativesteamreforming(O

5、SR)ofethanol，whichisacombinationofsteamreformingandpartialoxidationreactions，isproposedasthemosteffectiveprocessfortheconversionofethanoltOhydrogen．OSRalsopossessestheadvantagesofrapidstart-upandpossibilityofthermallyneutraloperation．Inthiswork，Nimonolithbasedcataly

6、stswereusedfortheoxidativesteamreformingofethan01．Theoxidepromoters，Ce02andCe02一Z内2．wereaddedtOtheNimonolithtopromoteitscatalyticcapabilityandstability．AseriesofCe02，Zr02orCe02一Zr02promotedmonolithicNicatalystswerepreparedbyimpregnatingnickelspongewithCefN03hand／orZ

7、r('N03)4solutions．ThecatalystswerecharacterizedwithXRD，SEM，BETandICETheinfluencesofseveralparametersonthecatalyticactivityandselectivitywereexaminedincludingreactiontemperature．GHSV,C／OandC2H50H／H20ratios．Theresultsrovealedthat(1)inalltheexperimentsofthiswork，thecon

8、versionofethanolWascompleteandWasnotaffectedbythechangesoftheparametersinvestigated；(2)additionofCe02promotedtheWGSreaction，increasedthese