铈锆对甲烷部分氧化制合成气钯催化剂催化性能的影响

【摘要】： 随着石油资源日益枯竭,天然气资源不断开发,以天然气为优质、清洁能源和化工原料越来越受到人们的关注。甲烷部分氧化制合成气因能耗低,可显著降低设备投资和生产成本;反应速率快;生成的合成气H2/CO为2,可直接用于甲醇及费-托合成等优点而成为国内外研究的热点。 本文以等体积浸渍法制备Pd负载的α-Al_2O_3和CeO_2-ZrO_2系列催化剂,测试样品负载量和煅烧温度对催化性能的影响,对比CeO_2-ZrO_2和α-Al_2O_3载体在甲烷部分氧化反应中的催化性能;进一步以共沉淀法制备三种不同混合方式的CeO_2-ZrO_2/Al_2O_3混合载体,采用等体积浸渍法制备Pd/CeO_2-ZrO_2/Al_2O_3催化剂,考察CeO_2-ZrO_2/Al_2O_3混合载体在甲烷部分氧化反应中的催化性能,揭示载体不同的混合方式对甲烷部分氧化催化剂催化性能的影响。利用XRD、BET、TPR、Raman和TG-DTA对样品的晶相、比表面、表面性质和积炭进行了研究。 研究表明,以CeO_2-ZrO_2为载体能减少活性组分Pd的负载量,能提高甲烷部分氧化催化剂的活性和稳定性。这要归因于CeO_2-ZrO_2载体能提高活性组分分散度和CeO_2-ZrO_2中的晶格氧参与反应。Pd/CeO_2-ZrO_2/Al_2O_3不同混合方式样品中,分子混合样品具有最佳的稳定性,这是因为分子混合样品的金属-载体具有较强的相互作用,活性组分的抗烧结能力较强;金属与CeO_2-ZrO_2接触的界面较大,CeO_2-ZrO_2中的晶格氧能及时消除金属上的积炭。催化剂的失活是由活性组分烧结和催化剂积炭共同作用造成的。催化剂上积炭以石墨的形式存在,并且主要位于载体的酸性位上。 【关键词】：甲烷 部分氧化 铈锆 氧化铝
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TE665.3
【目录】：

• 中文摘要2-3
• ABSTRACT3-6
• 前言6-7
• 第一章 文献综述7-21
• 1.1 概述7-8
• 1.2 POM 催化剂研究现状8-15
• 1.2.1 催化剂活性组分8-9
• 1.2.2 催化剂载体9-10
• 1.2.3 催化剂助剂10-12
• 1.2.4 POM 催化剂的失活12-15
• 1.3 POM 反应机理15-17
• 1.3.1 间接反应机理15-16
• 1.3.2 直接反应机理16-17
• 1.3.3 影响反应机理的因素17
• 1.4 CeO_2-ZrO_2在 POM 反应中的应用17-20
• 1.5 本论文的研究内容20-21
• 第二章 实验部分21-28
• 2.1 引言21
• 2.2 样品制备21-23
• 2.2.1 实验原料及规格21-22
• 2.2.2 混合载体的制备22-23
• 2.2.3 催化剂制备23
• 2.3 催化剂性能的评价23-26
• 2.3.1 主要仪器设备23-24
• 2.3.2 催化剂活性评价反应器24-25
• 2.3.3 催化剂活性评价装置流程图25
• 2.3.4 催化剂活性评价反应条件25
• 2.3.5 催化剂活性评价指标25-26
• 2.4 催化剂的表征26-28
• 2.4.1 X 射线衍射（XRD）实验26
• 2.4.2 比表面（BET）实验26
• 2.4.3 程序升温还原（TPR）和分散度实验26-27
• 2.4.4 拉曼（Raman）实验27
• 2.4.5 热失重-差热（TG-DTA）实验27-28
• 第三章 实验结果与分析讨论28-52
• 3.1 X 射线衍射（XRD）表征结果28-32
• 3.2 比表面（BET）表征结果32
• 3.3 程序升温还原（TPR）表征结果32-33
• 3.4 分散度（Dispersion）表征结果33-35
• 3.5 拉曼（Raman）表征结果35-37
• 3.6 热失重-差热（TG-DTA）表征结果37-39
• 3.7 催化剂活性评价实验结果及分析讨论39-49
• 3.7.1 负载量对催化活性的影响39-40
• 3.7.2 煅烧温度对催化活性的影响40-43
• 3.7.3 CeO_2-ZrO_2和 α-Al_2O_3催化性能的比较43-45
• 3.7.4 不同混合方式的 CeO_2-ZrO_2/Al_2O_3催化性能的比较45-49
• 3.8 催化剂活性降低的原因分析49-52
• 第四章 结论52-53
• 第五章 对今后工作的建议53-54
• 参考文献54-60
• 发表论文和科研情况说明60-61
• 致谢61

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