试析用于甲烷催化燃烧金属基结构化催化剂制备及性能研究

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1、北京化工大学硕士学位论文用于甲烷催化燃烧金属基结构化催化剂制备及性能研究姓名：陈能展申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：季生福;李成岳20050601北京化工大学硕士研究生学位论文用于甲烷催化燃烧金属基结构化催化剂的制备及性能研究摘要结构化催化剂是一种结构规整的整体式催化剂，由于它具有几何比表面积大，传递性能好、床层压降低等优点，在环境催化及污染控制领域已有应用。利用这种优良的传递性能，将结构化催化剂应用于化工领域中的强吸／放热反应的直接耦合，可以大幅度提高能量的利用率，实现流程集成化，达到过程强化的目的，因而在国内外引

2、起了研究者的高度重视。。另一方面，在强放热的甲烷催化燃烧体系中，传统的贵金属催化剂等存在价格昂贵，高温稳定性差的缺点，因而寻找一种高活性，高稳定性的催化材料是一个富有挑战性和实际应用价值的研究方向。本文将金属基结构化催化材料应用于甲烷催化燃烧。首先，采用金属预氧化法对FeCrAl合金基体进行处理，使其表面生成一层具有复合氧化物结构的氧化层，然后采用浸渍法在金属基体上重复负载多种胶体，包括过渡层胶体，载体层胶体，含催化活性组分胶体，从而制得含有甲烷催化燃烧活性组分的金属基结构化催化剂。实验结果表明，金属基预氧化的时间和温度、胶体

3、浓度j是催化剂制备的关键因素。通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表征等详细分析了LaFe。M91．、03／A1203／IV北京化工大学硕士研究生学位论文FeCrAl(x=0．1)和LaAll．xFe。03／A1203／FeCrAl(x=O．1)催化剂的催化性能。结果表明，金属基催化剂的表面物相有LaFe。M91．x03和LaAll．。Fe。03型钙钛矿、n．A1203和Y．A1203；催化剂表面的颗粒小于29m，并且颗粒的大小和形貌与LaFe。M91．x03和LaAIl-xF

4、e。03中的X值有关：甲烷催化燃烧活性评价结果表明，LaFeo．5Mgo．503／At203／FeCrAI催化剂和LaAIo3Feo703／A1203／FeCrA[催化剂具有较高的活性和高温稳定性。关键词：金属基载体，结构化催化剂，甲烷催化燃烧，XRD，SEMV北京化工大学硕士研究生学位论文STUDY0NPREPARATl0NANDPERFORMANCEOFMEllALLICSUPPORTSTRUCTUREDCATAL'ySTSFORCATALYTICCOMBUSTl0N0FMETHANEABSTRACTStructuredc

5、atalysts，whichareuni·boaystructurescomposedofinterconnectedcellsorchannel，arewidelyusedinenvironmentalapplicationsbecauseoflowpressureandhighgasfluxes，andincreasinglyinmanynewreactorsapplicationsuchaschemicalandrefiningprocess，catalyticcombustion，andhighexothermic／e

6、ndothermicreactioncouplingreaction．Ontheotherhand，inthehi．ghexothermicmethanecombustionsystem，thetraditionalnoblemetalcatalystshavetheshortcomingofhighcostandbadhigh—temperaturestability．Therefore，itisachallengeandfullopportunitiesinexploringexcellentcatalyticcombus

7、tionmaterialInthisstudy,weapplymetallicsupportstructuredcatalystformethanecombustion．First，awashcoatlayerwasbuiltbyhigh—temperaturepre。oxidation，Second，somekindsofthecolloid，includingAIOOHcolloid，V北京化工大学硕士研究生学位论文A1203colloidcatalyticactivatedcolloid，wereimpregnatedr

8、epeatlyonFeCrAIfoils．Then，thecatalystWaSprepared．Itwasindicatedthatthetemperatureandtimeofpre-oxidationwasveryimportanttothecatalyst，aswel