Ⅰ.含镁复合氧化物催化剂催化甲烷燃烧性能的研究 Ⅱ.甲烷热燃烧机理的理论研究

【摘要】：如何得到大比表面、热稳定性好及催化活性高的甲烷燃烧催化剂是目前仍然未解决的问题。MgO的熔点高达2850℃,和其它氧化物比较,在高温下具有较大的比表面积,因此MgO被认为可以用作高温催化剂的载体。而La、Ce、Y、Mn、Cr、Cu等金属对MgO为载体催化剂的性能影响国内外文献还未见报导,因此我们系统研究了稀土元素和过渡金属作为助剂对NiO/MgO催化剂活性和稳定性的影响。主要结果如下: 1.采用溶胶凝胶法制备了NiO/M_xO_y-MgO(M=Ce、Cu、Cr、La、Y、Mn、Ti)催化剂。考察了M助剂对NiO/MgO催化剂的甲烷燃烧性能的影响。助剂M的加入不同程度的提高了NiO/Mgo催化剂的活性,其中Cu、Mn改性的催化剂活性最好,但稳定性差;La、Ce、Y改性的催化剂活性居中,稳定性较好。同时BET、XRD、TEM测试结果进一步表明,Cu、Mn改性的催化剂二次评价后已烧结;La、Ce、Y改性的催化剂具有较大的比表面和很好的抗烧结能力,其中Y改性的催化剂稳定性最好。 2.Y含量对Nio/(Y_2O_3)_x-(MgO)_(1-2x)催化剂活性的影响存在最佳配比,x=0.075的催化剂活性最好。Nio/(Y_2O_3)_(0.075)-(MgO)_(0.85)催化剂经1000℃老化5h后,仍具有较高的催化活性和很好的热稳定性。 3.系列M(=Ni、Co、Cu)/(CeO_2)_x-(Mgo)_(1-x)催化剂对甲烷燃烧性能的影响被调查。Ce含量对Nio/(CeO_2)_x-(MgO)_(1-x)催化剂活性的影响也存在最佳配比,当x=0.1时,催化剂的活性和稳定性最好。以(CeO_2)_(0.1)-(MgO)_(0.9)为载体负载不同活性组分的催化剂对甲烷燃烧性能有很大的影响,负载Cu的催化剂活性最好,但二次评价后催化剂已烧结;负载Ni催化剂的活性与负载Cu催化剂的相差不大,且稳定性最好;负载Co的催化剂活性不如前两者,稳定性居中,比表面降低的最少,抗烧结能力强。经1000℃焙烧的NiO/(CeO_2)_(0.1)-(MgO)_(0.9)催化剂经二次评价后,催化剂的结构没有发生任何变化,达到稳定。该催化剂比表面为14.32m~2·g~(-1),具有较高的催化活性和很好的热稳定性。 【关键词】：甲烷 催化燃烧 MgO NiO 助剂
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：O643.2
【目录】：

• Ⅰ.含镁复合氧化物催化剂催化甲烷燃烧性能的研究3-49
• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 前言8-16
• 1.1 本课题研究的背景及意义8-9
• 1.2 文献综述及发展状况9-14
• 1.3 本课题研究的内容14-16
• 第二章 实验部分16-18
• 2.1 主要试剂16
• 2.2 催化剂的制备16
• 2.3 催化剂的活性测定16
• 2.4 催化剂的表征16-18
• 第三章 NiO/M_xO_f-MgO(M=Ce、Cu、Cr、La、Y、Mn、Ti)催化剂催化甲烷燃烧性能的研究18-24
• 3.1 催化剂的活性和稳定性评价18
• 3.2 催化剂的比表面表征18-19
• 3.3 催化剂的物相组成19-21
• 3.4 样品的形貌特征21
• 3.5 催化剂的H_2-TPR表征21-22
• 3.6 结论22-24
• 第四章 Y的含量对NiO/(Y_2O_3)_x-(MgO)_(1-2x)催化剂催化甲烷燃烧性能的影响24-28
• 4.1 助剂Y的含量对催化剂性能的影响24
• 4.2 NiO/(Y_2O_3)_x(MgO)_(1-2x)催化剂的比表面表征24-25
• 4.3 NiO/(Y_2O_3)_x-(MgO)_(1-2x)催化剂的物相组成25-26
• 4.4 老化实验26
• 4.5 样品的形貌特征26-27
• 4.6 结论27-28
• 第五章 M(=Ni、Co、Cu)/(CeO_2)_x-(MgO)_(1-x)催化剂的催化甲烷燃烧性能28-37
• 5.1 改性组分Ce含量对催化剂性能的影响28-31
• 5.2 不同活性组分对催化剂性能的影响31-33
• 5.3 温度对NiO/(CeO_2)_(0.1)-(MgO)_(0.9)催化剂性能的影响33-35
• 5.4 样品的形貌特征35-36
• 5.5 结论36-37
• 第六章 反应条件对催化剂的性能的影响37-39
• 6.1 空速对催化剂反应性能的影响37
• 6.2 原料气配比对催化剂反应性能的影响37-39
• 第七章 制备条件对催化剂的性能的影响39-42
• 7.1 催化剂制备39
• 7.2 催化剂的活性和比表面的测试39
• 7.3 催化剂的比表面和孔径分布39-41
• 7.4 催化剂的物相组成41
• 7.5 结论41-42
• 参考文献42-48
• 致谢48
• 论文发表情况48-49
• Ⅱ.甲烷热燃烧机理的理论研究49-96
• 摘要50-51
• Abstraxt51-54
• 第一章 前言54-57
• 1.1 课题研究的意义54
• 1.2 课题研究现状概述54-56
• 1.2.1 实验研究现状54-56
• 1.2.2 理论研究现状56
• 1.3 课题研究的内容56-57
• 第二章 理论基础和计算方法57-69
• 2.1 从头计算力法57-62
• 2.2 密度泛函理论62-64
• 2.3 Guassian-3(G3)理论64-65
• 2.4 过渡态理论65-66
• 2.5 内禀反应坐标理论66-69
• 第三章 CH_4和O(~3P)、OH、H自由基反应的机理研究69-75
• 3.1 研究方法69
• 3.2 计算结果与讨论69-74
• 3.2.1 CH_4和O(~3P)自由基反应机理的研究69-71
• 3.2.2 CH_4和OH自由基反应机理的研究71-73
• 3.2.3 CH_4和H自由基反应机理的研究73-74
• 3.3 结论74-75
• 第四章 CH_3自由基和H_2、O_2(~3△)、H0_2反应的机理研究75-86
• 4.1 CH_3自由基和H_2反应机理的量子化学研究75-78
• 4.1.1 研究方法75
• 4.1.2 计算结果与讨论75-78
• 4.1.3 结论78
• 4.2 CH_3自由基和O_2(~3△)反应机理的量子化学研究78-83
• 4.2.1 研究方法78
• 4.2.2 计算结果与讨论78-82
• 4.2.3 结论82-83
• 4.3 CH_3自由基和H0_2自由基反应机理的量子化学研究83-86
• 4.3.1 研究方法83
• 4.3.2 计算结果与讨论83-85
• 4.3.3 结论85-86
• 第五章 C_2H_4与O(~3P)、H、OH自由基反应的机理研究86-93
• 5.1 研究方法86
• 5.2 计算结果与讨论86-92
• 5.2.1 C_2H_4和O(~3P)自由基的反应86-90
• 5.2.2 C_2H_4和H自由基的反应90-91
• 5.2.3 C_2H_4和OH自由基的反应91-92
• 5.3 结论92-93
• 参考文献93-96
• 致谢96
• 论文发表情况96

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