一、Study on Coke Formation and Stability of Nickel-Based Catalysts in CO_2 Reforming of CH_4（论文文献综述）
胡佳信[1]（2021）在《钛改性Ni/ATP催化剂催化重整生物油模型物乙酸制氢研究》文中研究表明氢能被认为是21世纪最有前途的清洁能源,打造低碳氢经济不仅可以加速能源行业转型,在整个节能减排过程中也发挥至关重要作用。通过绿色、可再生、转化过程二氧化碳零排放的生物质资源制氢对实现“碳达峰、碳中和”具有重大意义。目前,生物油重整制氢仍处于基础研究过程,这主要是由于生物油成分复杂限制了对重整制氢机理的认识。选用生物油模型物如乙酸进行蒸汽重整揭示制氢机理是被广大学者普遍认可的。本文针对生物油重整制氢过程中催化剂团聚、烧结以及结焦等关键科学问题,提出利用绿色经济的具有纳米纤维结构的凹凸棒石为载体、Ni为活性相,通过掺杂过渡金属Ti进行改性,制备出具有高活性、高稳定性催化剂。并揭示Ti改性Ni/ATP催化重整乙酸制氢机理。主要的研究内容及结论如下:（1）以凹凸棒石（ATP）为载体,选取不同Ti前驱体盐通过共沉淀法制备Ti改性的Ni/ATP催化剂。采用N2吸附-脱附、XRD、H2-TPR、XPS、FTIR、TEM等表征手段系统地研究Ti的引入以及不同Ti前驱体盐的使用对催化剂自身性能的影响。并在固定床上考察了制备的Ti改性催化剂对乙酸蒸汽重整工艺的催化性能。结果表明,引入的Ti物种包覆在Ni颗粒周围,并在还原过程中通过电子传递形成Niδ--Ov-Ti3+界面位点。这种界面位点的形成优化了催化剂的还原性能,提高了催化剂在乙酸重整反应中的活性和稳定性,并增强了抗烧结和结焦能力。在S/C=3,WHSV=28.6 h-1,TOS=4h,600℃条件下,以TiOSO4作为Ti前驱体制备的Ni-Tis/ATP催化剂在SRAA（乙酸重整制氢）中表现出最优异的性能,其碳转化率为93.4%,氢产率为77.6%。（2）通过顺序沉淀法制备Ni/Tis-ATP和Tis/Ni-ATP催化剂,与共沉淀法制备的Ni-Tis/ATP进行比较,研究Ti和Ni物种的沉淀顺序对Ti改性Ni/ATP催化剂性能的影响。利用N2吸附-脱附、XRD、H2-TPR、XPS、NH3-TPD、TG等表征分析Ti改性催化剂的性质,并结合其在SRAA过程中的催化性能,揭示催化剂结构演变过程及乙酸制氢反应机理。结果发现,不同的沉淀顺序会形成不同的催化剂结构,并极大的影响/调控了催化剂性能。其中共沉淀形成的平坦的Ni-Ti@ATP结构赋予Ni-Tis/ATP催化剂优异的还原性能、表面酸位以及更多的Niδ--Ov-Ti3+界面位点。Nio与Niδ--Ov-Ti3+界面位点的耦合/协同作用显着提升了乙酸催化重整制氢性能。（3）采用溶胶凝胶法制备Ni-TiR、Ni-Ti-ATPR和Ni-Ti/ATPR催化剂,利用XRD、H2-TPR、SEM表征进行分析,探究溶胶凝胶法对金属颗粒尺寸以及催化性能的影响,并在固定床反应器中考察了反应温度对乙酸蒸汽重整制氢的影响。结果表明,通过共同溶胶凝胶法制备催化剂能够形成强烈且均匀的相互作用力,从而更好的锚定Ni物种、降低金属颗粒的粒径,并提供更多的Ni-Ti界面和Ni反应活性位参与乙酸重整制氢。其中,Ni-Ti-ATPR催化剂性能最优,在700℃下的乙酸的碳转化率和H2产率分别为97.1%和90.5%。图31表9参104
高志然[2]（2021）在《乙酸等小分子水蒸气重整过程中积碳性质的研究》文中研究表明在化石能源应用为主的现代社会,可再生的清洁能源的开发成为未来社会的必然趋势,而将可再生的生物质资源作为氢能开发的原料是一条绿色的发展路线,将是未来研究的重点。但是生物质热解形成的生物油的结构较为复杂,对其的水蒸气重整的研究仍存在很多的挑战,而在这其中,积炭作为一种在重整过程中无法避免的现象,会导致催化剂的失活,降低氢气的产率,阻碍生物油在水蒸气重整制氢方面的应用,是目前重整反应研究中最为棘手的问题。针对这一问题,需要从积炭形成的过程方面进行探究,意在可以通过了解其机理来找到抑制其形成的方法。因此基于目前存在的问题,选择生物油中含有的组分作为模型化合物（乙酸、乙醇等有机小分子）,从以下几个方面进行了探索性的研究工作:1.选择生物油中的乙酸作为模型化合物,探索普通粘土作为有机物水蒸气重整镍催化剂载体的可行性以及建立起载体性质与积炭性质之间的关系。用H2SO4浸渍、Na OH处理等方法对粘土进行预处理,结果表明对催化剂的理化性能和催化性能有显着影响。Na OH与载体间的固相反应为载体创造出更多的介孔结构,这也使得该催化剂具有优良的乙酸水蒸气重整活性。此外,该催化剂对C=C=C和C=O等反应中间产物也具有较高的气化能力。载体的物化性质的改变也影响了反应过程中形成的积炭的形貌,使得层状结构的无定形焦炭、单/多通道的碳纳米管焦炭、缺陷结构和不同尺寸的焦炭等在不同的催化剂中存在。2.为解决有机小分子聚合引起的催化剂的失活现象,选择丙三醇为模型化合物,探索了采用双催化剂床结构,顶部催化剂作为保护剂或牺牲剂,底部催化剂催化水蒸气重整的方法。将Cu/Si O2置于Ni/Si O2催化剂的顶部。结果表明,丙三醇与Cu/Si O2的第一次接触改变了小分子中间体的丰度和类型,π-共轭聚合物到达Ni/Si O2催化剂上,使Ni催化剂具有较高的抗结焦和失活能力。此外,TEM表征结果显示Ni/Si O2表面的碳纳米管形式的焦炭壁厚变薄,空腔内径变大,而反应中间产物的聚合在Cu/Si O2表面形成大量无定形结构和低热稳定性的聚合焦炭。3.为探究在共重整过程中积炭形成的机理以及反应中间体对积炭性质的影响,选择乙酸、乙醇为模型化合物,对乙酸和乙醇的单一或混合物进行水蒸气重整反应,探讨了反应中间体对重整反应的潜在相互作用。结果表明,乙酸和乙醇衍生物之间确实存在相互作用,提高了反应物的转化率,生成了气态副产物,影响了焦炭的性能。乙醇和乙酸的共重整反应生成更多的含羟基的反应中间体,这些中间体很难气化,也会形成更多的焦炭,导致更显着的催化剂失活。共重整生成的焦炭不仅易氧化,而且具有明显不同的形貌。乙醇或乙酸水蒸气重整生成的焦炭主要以表面粗糙、有丘状结构的碳纳米管形式存在,而共重整生成的焦炭主要以纳米碳纤维形式存在,纳米碳纤维表面装饰有无空腔、无微米长的挂钉状物或绳状结构。
王华琴[3]（2021）在《镍基活性炭催化剂耦合低温等离子体重整CO2-CH4减排温室气体的研究》文中指出由于工业化进程的加快,大气中CO2浓度持续升高,全球气温不断上升,进而导致海平面上升、极端天气增多和生物多样性锐减等生态安全问题,危害人类生命和财产安全。低温等离子体耦合催化剂重整CO2-CH4技术不仅能在常温常压下实现CO2和CH4减排,而且生成的合成气（H2和CO）可作为高附加值化学品的合成原料。目前,限制该技术推广应用的关键因素是反应过程的转化效率低、能量效率低和目标产物选择性差。基于此,采用等体积浸渍法制备低成本高活性的镍/活性炭（Ni/AC）催化剂,研究不同还原温度下所制备Ni/AC催化剂的性质,揭示了还原温度对Ni/AC耦合低温等离子体重整催化性能的影响规律。采用最优的还原温度,引入助剂和活性金属,阐明了镍基活性炭催化剂耦合低温等离子体协同催化机制及积碳机理。采用半经验幂律模型,建立了催化剂耦合低温等离子体重整反应速率表达式。采用等体积浸渍法制备了一系列Ni/AC催化剂,揭示了还原温度对Ni/AC性质和催化性能的影响规律。基于BET、XRD、SEM、FT-IR和TG-DTG等表征结果,发现高温有利于单质镍的形成。实验中,在还原温度为700℃时催化剂具有最大的比表面积(502.4m2g-1)、孔体积(0.35cm3g-1)和介孔数量。此条件下制备的催化剂耦合低温等离子体（45W功率）表现出较好CO2-CH4重整性能和协同效果,CO2和CH4的转化率分别为58.3%-64.6%和62.7%-65.7%,H2和CO选择性可达42.4%和49.9%,催化效率显着高于等离子体、催化剂重整效率之和。Ni/AC催化剂中引入助剂Ce,阐明了Ni-Ce/AC耦合低温等离子体协同催化机制和积碳机理。助剂Ce不仅能减小金属Ni的颗粒尺寸,使其具有更好的分散性,还能增加催化剂的碱性位点和碱性,有利于CH4裂解和CO2活化。研究结果表明,催化剂活性受Ce添加量影响呈先升高后降低的趋势,在Ce添加量为1%摩尔时催化活性达到最高值。同Ni/AC相比,CO2和CH4转化率分别提高了11.5%和10.2%。但是Ce添加量增加可能会导致更多的积碳,Ce添加量小于1%时,其对积碳影响可忽略不计。此外,当CO2/CH4初始摩尔比为1:1时,不仅可以减少催化剂积碳,还能避免载体炭参与反应。Ni-Ce/AC催化剂中引入活性金属（Co、Mn、Fe）,阐明了双活性组分（Ni-M-Ce/AC）催化剂耦合低温等离子体协同催化机制和积碳机理。虽然活性金属的添加使得催化剂的比表面积和总孔体积分别降低了26.0%～27.6%和7.1%～14.3%,但同时减少了Ni 4.0%～9.7%颗粒尺寸,提高了其分散性。同Ni-Ce/AC催化剂相比,CO2和CH4转化率及能量效率分别提高了2.0%～8.2%、5.6%～15.5%和10.2%～20.3%。其中,添加Fe时效果最优,这是因为金属Fe增加了催化剂中Ce3+含量,形成更多的氧空穴,促进CO2活化。同时双活性组分协同作用可能吸附更多的O*,促进C*气化和减缓C物种的沉积,从而能够有效地抑制反应过程中积碳产生。采用半经验幂律模型对催化重整动力学参数进行计算,得到了反应速率表达式和表观活化能。结果显示,助剂和活性金属的添加降低CO2和CH4反应的表观活化能,提高反应速率,Ni-Fe-Ce/AC为催化剂时活化能较低,仅为23.5kJmol-1和21.6kJmol-1。此外,发现增加表观能量密度和控制合适的放电体积也能提高CO2和CH4转化效率,但放电频率对CO2和CH4转化率影响不显着。
王粒力[4]（2021）在《CH4/CO2重整镍基分子筛催化剂等离子体增强制备及其性能研究》文中研究表明甲烷二氧化碳重整反应是最近在能源、催化和环境领域研究的热点之一。利用CH4/CO2重整技术,不仅可以生产对工业至关重要的合成气,而且可以减少温室效应对环境的影响。镍基催化剂在CH4/CO2重整反应中易因高温反应导致烧结和积碳,进而限制了镍基催化剂的应用。因此制备出活性组分高度分散、活性组分-载体之间强作用力的催化剂显得尤为关键和重要。本文在课题组前期研究工作的基础上,拟采用射频放电等离子体对催化剂前驱体进行处理,提升活性组分Ni的分散度和降低Ni的颗粒尺寸,进而提高催化剂的抗积碳性和稳定性。本论文主要研究内容如下:（1）对等离子体处理催化剂前驱体进行工艺条件初探。不同处理条件的等离子体对Ni（NO3）2/MCM-41催化剂前驱体进行处理得Catal.-P。催化性能结果表明等离子体处理的催化剂可以明显提高CH4/CO2重整反应中的低温活性。经过750℃下的30h稳定性测试,Catal.-C催化剂的CH4转化保留率为64.83%,而催化剂Catal.-P（2h/200w）的CH4转化保留率为85.24%。XRD表征表明射频放电等离子体处理的催化剂形成了较小颗粒的Ni O物种,提高了镍的分散性;TPR表征表明催化剂Catal.-P（2h/200w）具有较强的金属-载体相互作用,有利于催化剂在预还原过程中阻碍Ni颗粒的生长,将Ni活性位稳定在较小尺寸;TG-DTG表征表明射频放电等离子体能有效地分解镍盐,长时间高功率的条件下制备的催化剂可以显着降低催化剂表面上的碳沉积。因此,Catal.-P（2h/200w）的催化性能最佳。（2）等离子体改性载体再负载活性组分镍制备负载型催化剂的研究。通过焙烧法和等离子体法对催化剂前驱体进行处理,探究等离子体改性载体对催化剂催化活性和稳定性的影响,即催化剂Sup.-P（2h/200w）-Catal.-P（2h/200w）表现出最佳催化性能。实验结果表明不管是焙烧法还是等离子体法,等离子体在长时间高功率的条件下改性载体增强了催化剂的催化性能。XRD表征表明等离子体改性载体负载的Ni基催化剂,能降低Ni O物种的颗粒尺寸和提高镍的分散度;TPR表征表明长时间高功率的等离子体改性载体使催化剂上的Ni活性位稳定在较小尺寸,增强了金属载体相互作用;TG-DTG表征表明等离子体改性载体能增强催化剂的抗积碳性,从而提高了催化剂的稳定性。（3）等离子体处理参数对催化重整性能的考察。考察等离子体参数为:气氛、时间、功率。催化性能结果表明,在相同时间相同功率条件下,H2处理的催化剂稳定性更好;TPR表征表明H2等离子体处理的催化剂金属-载体相互作用更强。TG-DTG表征表明选择60min的等离子体处理催化剂重整性能较优异。200w处理的催化剂催化活性和稳定性较优异,且抗积碳能力强。因此,等离子体处理的最佳参数为:处理气氛为H2,处理时间为60min,处理功率为200w。（4）镍基重整催化剂的还原工艺参数的优化。以等离子体制备的催化剂Catal.-P（H2-60min-200w）为研究对象,考察了还原时间对重整性能的影响。催化重整性能结果表明60min的还原时间最优。TG-DTG表征表明60min H2还原的催化剂在反应后存在更多的活性Ni0物种。在相同还原时间,650℃还原等离子体制备的催化剂Catal.-P（H2-60min-200w）的CH4转化保留率为99.49%,这比传统浸渍法制备的负载型催化剂的还原条件（700℃还原90min）更为温和,不仅缩短还原时间,而且催化性能得到提高。未还原的催化剂与最佳还原参数还原的催化剂进行比较,（H2-60min-200w）的等离子体处理不仅将催化剂前驱体硝酸镍分解为Ni O,而且在H2等离子体作用下,H原子作为还原剂,Ni O还原为高度分散的活性Ni0物种。因此,等离子体处理参数（H2-60min-200w）能有效替代还原。
张凤霞[5]（2021）在《改性Ni/γ-Al2O3催化甲烷二氧化碳重整及其热化学回收余热的研究》文中研究说明化石燃料燃烧释放的CO2是导致全球气候变暖的主要因素之一。甲烷二氧化碳重整技术能将这两种温室气体（CH4、CO2）转化为氢碳比（H2/CO）接近1的合成气。该合成气易于羰基化反应、二甲醚合成和Fischer-Tropsch合成等反应,转化为长链碳氢化合物,实现二氧化碳资源的高值化利用。因此,甲烷二氧化碳重整技术具有环境保护和资源化利用的双重意义。甲烷二氧化碳重整技术的镍基催化剂因易烧结和易积碳而导致催化活性下降甚至失活是该技术工业化应用的瓶颈问题。本论文针对Ni/γ-Al2O3催化剂的抗积碳及稳定性差问题,采用Ca O和Co改性Ni/γ-Al2O3催化剂以提高催化剂的稳定性和抗积碳能力。针对甲烷二氧化碳重整反应的吸热特性,研究了甲烷催化重整热化学回收烟气余热的耦合机制。该技术实现了余热的高效利用和碳回收利用的双重碳减排效果。系统研究了甲烷二氧化碳重整的相关反应机理及热力学参数。分析了不同反应温度（500～1200℃）、压力（0.5～2.0atm）、CH4/CO2（0.5～2）和微量氧与水对重整的转化率、选择性和积碳的影响特性。研究得出:高于900℃后,催化反应的重整转化率和选择性能保持在较高的水平,温度继续升高对转化率和选择性的增加影响较小。1atm和CH4/CO2=1时,甲烷、二氧化碳转化率可达到98.4%和97.0%。反应过程中微量的氧与水有助于提升目标产物的选择性和减少积碳量,氢气和一氧化碳的选择性可分别达到94.7%和96.9%,而积碳率仅为5.7×10-23%。采用浸渍法分别制备了Ca O改性Ni/γ-Al2O3和Co改性Ni Ca O/γ-Al2O3催化剂,对改性催化剂进行XRD、BET、H2-TPR、SEM、拉曼、红外光谱等检测表征,并进行重整催化活性的实验研究。研究得出添加一定量的Ca O能有效提高活性金属的分散性,并可有效抑制镍铝尖晶石的形成,提升催化剂的催化活性。Ca O改性Ni/γ-Al2O3催化剂,可使甲烷的转化率高达92.0%,二氧化碳的转化率高达95.0%,氢和一氧化碳的选择性分别达到87.9%和94.2%。添加Co会形成镍-钴化合物,增强活性金属镍与钴的协同作用,提升催化剂的抗积碳能力和稳定性能。Ni8Co2Ca O3/γ-Al2O3催化剂具有最优异的催化活性、稳定性和抗积碳能力,使得甲烷和二氧化碳的转化率分别达到92.6%和96.7%,氢气和一氧化碳的选择性分别达到82.8%和98.4%,稳定性达到100h以上。甲烷二氧化碳催化重整过程的积碳主要来源于甲烷高温裂解,在催化剂上形成碳纤维从而破坏活性金属与载体间的链接、或生成致密包裹的聚合碳导致催化剂失活。高温有利于重整主反应的进行,但是温度高于900℃后,尽管碳气化反应有一定的消碳效果,但甲烷裂解积碳的反应速率高于碳气化反应,最终积碳量会明显增加。温度对催化剂积碳量的影响比压力的影响更加敏感,提高温度、降低压力都有助于减少积碳。催化剂负载氧化钙和钴能显着提高催化剂的抗烧结和抗积碳性能。优化后的Ni8Co2Ca O3/γ-Al2O3催化剂在800℃、常压下连续反应100h仍能保持良好的催化活性,碳转化率仅为1.5%。研发了甲烷干重整热化学法回收烟气余热的技术,并进行了能量耦合与匹配的系统研究。甲烷干重整热化学余热回收率取决于重整后合成气中氢和一氧化碳的比例,重整反应热和热转化系数随着温度的升高或二氧化碳比例的增加而增加。采用甲烷干重整热化学回收余热,在提供相同有效热的前提下,能减少甲烷供给量,碳减排达到14.4%的效果。利用蓄热式甲烷三重整热化学余热回收工艺简化了烟气余热回收利用的工序。研究得出甲烷三重整反应在温度高于800℃能明显提高甲烷和二氧化碳的转化率,并提高合成气的产率。合成气H2/CO比控制在1.5～2.0,甲烷和二氧化碳的转化率分别可达99.0%和88.0%以上。催化过程中少量添加氧气不仅补充重整反应过程的热量,也能使三重整的反应热和热化学转化增量分别达到144.9k J·mol-CH4-1和27.4%。
白小俐[6]（2020）在《基于钙钛矿材料制备新型高效甲烷二氧化碳重整镍催化剂》文中研究表明当前,温室效应和能源短缺已成为全球面临的紧迫问题,CH4-CO2重整技术可以将两种强效的温室气体（CH4/CO2）转化为有价值的合成气（H2/CO）,用于清洁能源的生产。Ni基催化剂因成本适中且易得而被广泛应用于CH4-CO2重整反应研究,但其活性和稳定性仍不能满足工业应用的要求。因此,急需探索提高Ni基催化剂重整性能的新策略。钙钛矿材料因具有高热稳定性、良好的氧迁移率和独特的氧化还原性能等性质,在特定的反应体系中表现出良好的催化性能。因此,本论文尝试基于钙钛矿材料,负载Ni,制备新型高效的重整催化剂,并对催化剂的构-效关系进行了相应的探索。本文首先简单考察了 LaAlO3钙钛矿载体制备方法的影响,随后详细研究了不同量的碱土金属（Mg,Ca）取代LaAlO3中的A位元素,并在Ca取代的催化剂体系基础上,重点研究了活性金属Ni负载量的影响。同时,采用N2吸附、X-射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、能量色散X-射线谱法（EDX）、热重/差式扫描量热分析（TG/DSC）、氢气程序升温还原（H2-TPR）、二氧化碳程序升温脱附（CO2-TPD）以及X-射线光电子能谱（XPS）等表征手段对催化剂的结构进行了系统研究,主要结果如下:1.通过对不同制备方法的考察,发现在CH4-CO2重整反应中催化活性顺序为 Ni/LaAlO3（HT）>Ni/LaAlO3（CP）>Ni/LaAlO3（SG）>>LaNiO3。XRD结果显示共沉淀法和溶胶-凝胶法得到结晶良好的LaAlO3钙钛矿载体。N2吸附结果显示Ni/LaAlO3（HT）催化剂具有最大的比表面积,H2-TPR结果表明Ni/LaAlO3（HT）催化剂还原温度相对较低,这些结果初步解释了Ni/LaAlO3（HT）催化剂具有较高活性的原因。实验发现,Mg部分取代La后,催化剂的初始活性明显提高,其中Ni/La0.8Mg0.2AlO2.9催化剂的初始活性最高。N2吸附、XRD和TEM等表征结果表明Mg部分取代后导致Ni分散性更好,形成更小的Ni颗粒,这可能是催化剂初始活性增强的原因。同时CO2-TPD和O 1s XPS结果表明,Ni/La0.8Mg0.2AlO2.9催化剂拥有更多的碱性位点和氧空位,这两者都可以促进碳的气化,从而抑制碳的沉积。H2-TPR的结果表明Ni/La0.8Mg0.2AlO2.9催化剂上存在较强的金属-载体相互作用,导致反应过程中金属烧结现象有所缓解。Ni/La0.8Mg0.2A102.9催化剂的抗积碳和抗烧结性能较好,因而获得较好的稳定性2.Ca部分取代La后,催化剂的初始活性明显提高,其中Ni/La0.9Ca0.1AlO2.95催化剂的初始活性最高,但是其稳定性欠佳,为了提高催化剂的稳定性本文尝试采用降低载量调变金属粒径的策略。结果发现,2.5 wt%Ni/La0.9Ca0.1Al02.95表现出最好的稳定性。XRD结果表明,反应后的催化剂仍维持钙钛矿结构,并且反应后Ni（2.5）催化剂和Ni（10）催化剂表面有积碳。N2吸附表明2.5 wt%Ni/La0.9Ca0.1AlO2.95比表面积最大,有利于纳米Ni粒子的分散。H2-TPR结果表明,Ni含量越低,金属与载体之间的相互作用越强,从而提高了催化剂的抗烧结能力。CO2-TPD结果表明,Ni含量越低,催化剂拥有更多的碱性位点,这可以促进碳的气化,从而抑制碳的沉积,这也解释了低含量Ni催化剂的抗积碳性能好的原因。本工作突出了钙钛矿负载金属催化剂表面性质的重要性,同时优化了金属的负载量,为制备低金属负载量的高活性、稳定的（低积碳量）催化剂提供了新思路,并为降低温室气体排放和制造清洁能源领域提供了实验基础和理论指导。
张华[7]（2020）在《基于甲烷的中空对称双阴极固体氧化物燃料电池的发电性能研究》文中认为固体氧化物燃料电池（SOFC）系统的主要优势之一是其出色的燃料灵活性,尤其是无需使用昂贵的外部重整工艺即可直接利用天然气,沼气或其他碳氢化合物燃料的潜力。直接内部重整（DIR）SOFC将甲烷直接进料并在阳极重整以产生用于发电的氢气,例如甲烷的蒸汽和CO2重整,具有更高的整体系统效率。然而,最具挑战的是在烃类重整过程中会发生大量的副反应,如:（i）CH4的裂解反应,（ii）CO歧化和（iii）逆水气变换反应,使Ni基活性阳极因碳沉积失活,阻碍重整反应的进行。本研究以具有对称双面阴极（DSC）的大扁管SOFC的新型电池作为研究对象,采用更具现实意义的甲烷（天然气,沼气）作为燃料气,研究不同运行工况（进料组分,温度,电流密度等）对电池性能的影响及其长期稳定运行中的衰减规律和衰减机理,特别是对阳极积碳现象的影响及积碳引起的电池衰减机理。论文主要的工作及结论如下:（1）以氢气为燃料气时,电池在750oC,放电电压为0.8V时,获得0.56W/cm2的优异的电化学性能,相应的燃料利用率为57.5%。如所预期的,该性能介于基于YSZ的阳极支撑平面和管状SOFC之间。电池经历了约2030 h的放电运行、4次热循环和短时间的气体耗竭事故,并计算出每两次放电之间电池的衰减速率约为每千小时10%。表现出一定的热循环稳定性和氧化还原稳定性。钢螺杆的蠕变行为、组织结构的变化和气密性部件的失效是导致其性能下降的主要原因。但对电池性能下降影响最大的因素还有待进一步研究。（2）直接使用甲烷和水蒸气作为燃料时,DSC具有厚阳极支撑体,可作为有效的内部重整器,从而实现高甲烷转化率和高CO选择性。而且,无论S/C比如何,在甲烷的内部重整过程中,阳极功能层都没有任何碳沉积。尤其是,DSC在S/C=2下在750°C恒定电流密度为0.257 A cm-2的条件下稳定运行190 h。（3）直接使用甲烷和二氧化碳作为燃料时,DSC具有厚阳极支撑体,可作为有效的内部甲烷干重整器,实现高甲烷转化率。而且,在内部甲烷重整过程中,无论CO2/CH4比率如何,阳极功能层都没有任何碳沉积;特别时,DSC在CO2/CH4=2下在750°C恒定电流密度为0.2 Acm-2的条件下稳定运行500小时,这表明劣质沼气（甲烷含量低）可有效地用于直接内部干法重整的SOFC发电和生产合成气（CO+H2）。对于CO2/CH4=0.5进料,相对于没有催化剂的情况（?5h稳定运行）,通道内放置Ni/YSZ催化剂颗粒（?15h稳定运行）,作为电池内重整器,可降低了DSC中支撑阳极中的碳积累速率,潜在地消除了碳沉积在支撑阳极上的风险,可能是一种在碳沉积条件可行且容易的延长电池寿命方法。
吴蔚[8]（2020）在《镍基催化剂水蒸气重整生物质焦油模型化合物的研究》文中研究说明如今,随着化石燃料的日趋枯竭,生物质是一种非常有前途的可再生能源。生物质气化是将生物质转化为气体燃料的技术。但是,过程中会形成复杂的焦油化合物,导致气化效率降低和下游设备的堵塞。催化蒸汽重整已被广泛的用于焦油除去,镍基蒸汽重整催化剂由于具有高活性和低成本的特性,引起了人们的关注,其中焦炭沉积导致失活是该技术的最大挑战,改性的镍基催化剂应运而生。改性镍基催化剂中金属Ni的负载量不仅影响着镍基催化剂的活性也制约着制备成本。基于目前国内外在低Ni负载量镍基催化剂改性研究不足,本文通过引入助催化剂提升低Ni负载量催化性能,研究结论对于改善催化剂的经济性和抗积炭性能具有重要意义。本文选择分子筛（HZSM-5）和稻壳灰（RHA）为催化剂载体,碱土金属Mg O和稀土金属Ce O2为催化助剂,甲苯为焦油模型化合物,在固定床反应装置进行了基于添加Mg O和Ce O2对HZSM5和RHA负载的低Ni负载量的改性镍基催化剂的甲苯蒸汽重整的研究。首先考察了Ni、Mg O负载量对甲苯转化效率、气体产物分布及积炭率的影响。结果表明:对于单金属Ni/HZSM-5催化剂,低（3%）Ni负载量3 Ni/HZSM-5催化剂表现出催化活性弱;高（9%）Ni负载量9Ni/HZSM-5催化剂表现出催化性能不稳定和积炭严重等问题。负载Mg O后,提高了3Ni/HZSM-5催化剂在甲苯蒸汽重整的催化活性,当Mg O负载量为6%时,3Ni-6Mg/HZSM-5催化剂的甲苯转化率超过单金属9Ni/HZSM-5的水平,实现了Mg O代替了部分Ni,提升催化剂性能的作用。此外,Mg O的添加抑制了催化剂表面焦炭的形成,积炭率仅有0.47wt%。反应前后催化剂的表征发现,Ni-Mg/HZSM-5的高催化性能归因于形成Ni O-Mg O固溶体活性中心,催化剂抗碳沉积能力归因于催化剂表面碱性的提高。综上所述,负载Mg O对低Ni负载的催化剂催化活性提升和抗积炭性能起到了明显作用。添加助稀土金属Ce O2对3Ni-6Mg/HZSM-5催化剂的改性,探究了Ce O2的负载量和3Ni-6Mg-Ce/HZSM-5催化剂性能最优组合,并将其在不同反应条件下对甲苯转化效率、气体产物分布及积炭率的影响,结果表明:Ce O2与Mg O起到了协同促进作用,Ce O2的改善了催化剂的还原性,提高了3Ni-6Mg/HZSM-5催化剂的催化重整活性和抗积炭能力,最佳Ce负载量为1 wt%。最佳反应温度为700℃,S/C为3,体积空速为3000 h-1,水蒸气催化重整性能最佳,甲苯转化率高达97.3%,反应后的催化剂积炭仅为0.36 wt%。在10小时连续稳定性测试和三次重复循环使用后,3Ni-6 Mg-1Ce/HZSM-5保持着较高的催化活性,未出现催化剂失活。因此,Ce O2进一步提高了对低Ni负载的Ni-Mg/HZSM-5催化剂的催化活性和抗积炭性能。由于HZSM-5价格较高,将价格低廉的RHA代替HZSM-5,探讨低Ni负载的RHA催化剂对甲苯蒸汽重整性能的研究。研究表明,添加Mg O改善了RHA负载催化剂的比表面积和孔体积,为甲苯和水蒸气提供了更多的反应场所和活性位点,提升了催化性能,Mg O负载量为6%时性能最佳。添加Ce O2降低了3Ni-6Mg/RHA的催化活性。3Ni-6Mg/RHA的催化剂的最佳反应条件为温度700℃,S/C为3,体积空速为3000 h-1,甲苯转化率高达98.6%,反应后的积炭仅为1.78 wt%,在8小时连续稳定性测试中保持着较高的催化活性。证明了在Mg O存在的情况下谷壳灰作为镍基催化剂载体的可行性。
于振杰[9]（2020）在《镍基催化剂在生物质小分子催化转化领域中的研究》文中认为由于化石燃料的过度使用导致环境压力越来越大,因此我们急需一种新能源,作为化石能源向清洁能源过度的桥梁。近几年来可再生能源,如有关生物质能源的研究逐渐兴起,生物质原料可以通过催化转化为高附加值化合物,高密度燃料等。其催化转化的化学过程被科研工作者们广泛研究。镍基催化剂在生物质催化转化反应中展现出了较好的活性,相对比与贵金属催化剂,镍基催化剂成本低廉,而且经过研究工作者多年的研究,其在一定的反应条件下活性可以媲美贵金属催化剂。本论文围绕镍基催化剂在生物质催化转化领域进行了一系列研究。主要内容如下:1、本工作研究了Ni（NO3）2、NiCl2、NiSO4、Ni（CH3COO）2、Ni（NH2SO3）2等作为镍前驱体对Ni/Al2O3催化剂在乙酸水蒸气重整制氢反应中催化性能的影响。本工作结合TPR、TPO、TPR-MS、TPO-MS、XRD、TG-MS、FT-IR、FT-Raman、BET、EA、TEM以及SEM等手段对催化剂进行了表征。结果表明,镍前驱体对镍基催化剂在乙酸水蒸气重整制氢反应中的催化性能有显着影响。当NiSO4和Ni（NH2SO3）2作为前驱体时,在催化剂还原过程中会生成Ni3S2,这会导致催化剂活性较低。上述催化剂前驱体在空气中煅烧时硫元素以SO2的形式脱除,而在氢气还原时以H2S的形式脱除。由于氯元素对催化剂的毒害作用,NiCl2/Al2O3催化剂在乙酸水蒸气重整反应中的活性不好,而且氯元素很难从催化剂表面去除。此外,氯元素和硫元素还可以促进镍物质和氧化铝的烧结。相比之下,Ni（CH3COO）2作为镍催化剂前驱体可以有效地抑制NiAl2O4的生成。Ni（CH3COO）2/Al2O3催化剂的活性与Ni（NO3）2/Al2O3相当,抗积碳能力方面Ni（CH3COO）2/Al2O3较高。2、本工作研究了碱金属、碱土金属、过渡金属和稀土金属（Na、Mg、K、Ca、Sc、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Zr、La、Ce）等添加剂对Ni/Al2O3在乙酸水蒸气重整反应中催化性能的影响。碱金属和碱土金属的加入导致了氧化铝和镍物质的烧结。Cr、Ce或Zr的加入填充了催化剂载体的孔道,而Mn的加入则通过增加孔道导致催化剂比表面积增加。Cu和Zn的加入可能导致催化剂表面小孔隙的坍塌。另外,K或Na作为添加剂促进了氧化镍的还原,进而提高了催化剂的催化活性。La、Ce、Co作为添加剂也可以提高催化剂的催化活性,Mg、Ca、Sc、Cu、Zn、Zr作为添加剂则降低了催化剂的活性。K、Na改性后的催化剂比La、Ce改性后的催化剂更稳定,但积碳现象更加严重。K或Na改性后催化剂中生成的积碳主要以纤维状积碳为主,La或Ce改性后催化剂中生成的积碳主要为无定形积碳。纤维状积碳并不像无定形积碳那样导致镍催化剂的快速失活。TG-MS和DRIFTS研究表明,积碳中含有具有甲基、羰基、羧基和芳香环等官能团。La或Ce改性后的催化剂中生成的无定形积碳含有较多的脂肪族官能团。乙酸水蒸气重整反应的DRIFTS表征说明,重整反应涉及到许多反应中间体,其中包括-OH,C=O,C=C,C=C,COO,=C-H,-CH3,C-O-C官能团和催化剂所吸附的CO2。3、本工作研究了不同载体对于镍基催化剂催化性能的影响,探针反应选取糠醛加氢制备环戊酮。环戊酮（CPO）是一种用于生产其它高附加值化工产品的平台分子,糠醛制备环戊酮需要酸性位点和加氢位点分布均匀的催化剂。本工作研究了Ni/C和Ni/SBA-15催化剂对糠醛加氢制备环戊酮这一反应的催化性能。其中比表面积小、镍晶粒大的Ni/C催化剂对糠醛加氢生成糠醇或者四氢糠醇反应的活性较低,但是对于环戊酮的转化有较好的效果。Ni/C中丰富的强酸性位点抑制了糠醇进一步加氢到四氢糠醇这一反应,导致了糠醇选择性转化为CPO。Ni/SiO2催化剂具有比表面积大、镍微晶小、弱酸性等特点。即使在外加Br?nsted酸催化剂和Lewis酸催化剂的作用下,仍然会催化糠醛通过加氢反应生成四氢糠醇,进而抑制环戊酮的生成。相比之下,外加Lewis酸催化剂与Ni/C催化剂具有很好的协同作用,可以有效促进糠醛转化为CPO。4、本工作研究了不同外加添加剂在糠醛加氢反应中对于镍基催化剂性能的影响,外加添加剂可以促进糠醛选择性转化生成环戊酮。糠醛转化为环戊酮（CPO）这个反应不仅涉及加氢反应,而且还涉及酸催化反应。酸催化是以Lewis酸或Br?nsted酸进行催化,或两者同时催化。本工作用选用的催化剂为Ni/SiC催化剂,这种催化剂的表面含有及少量的酸性位点。在实验中我们将Lewis酸（硝酸盐和氯化物）或Br?nsted酸（D008,固体酸树脂催化剂）外部添加到反应介质中。结果表明,Lewis和Br?nsted均能催化糠醛转化为CPO。糠醇（FA）进一步加氢制四氢糠醇是主要副反应,用类似CrCl3的Lewis酸能有效地抑制上述这个副反应。在Ni/SiC-CrCl3催化体系中,CPO的收率可达88.1%。CrCl3与FA的螯合作用稳定了呋喃环上的C=C键和羟基,防止了上述副反应的发生,同时促进了CPO的形成。由结果知道,阴阳离子间的协同作用对FA转化为CPO至关重要。
卫月星[10]（2020）在《改性镍基炭纤维的制备及其催化重整甲烷机理研究》文中认为生物质作为一种可再生资源,可通过热化学转化制备合成气。将生物质热解气化,该过程可产成H2,CO,CO2,CH4,H2O,伴随生成的还有少量焦油。如何实现这些产物比例的优化,从而达到其最大化利用一直是大众关注的焦点。二氧化碳重整甲烷（CRM）制备合成气可以用来优化生物质热解气,然而,CRM反应的工业化应用到目前为止仍然受到限制,其中催化剂就是主要限制因素。本研究探索了具有较大比表面积和纤维状结构的炭纤维在CRM反应中的应用。在此基础上,为了提高炭纤维为载体的催化剂的活性和稳定性,通过不同方法对所制备镍基炭纤维（Ni/CF）进行表面改性,形成了一系列具有特定性质的改性镍基炭纤维。然后通过各种表征手段分析催化活性与改性方法,包覆物之间的联系,阐释了不同氧化物改性炭纤维在CRM反应过程中所起的作用,同时结合密度泛函理论（DFT）计算建立了催化剂的理化性质与其活性和稳定性之间的关系。最后,将所制备的一系列改性镍基炭纤维应用在实际体系生物质稻壳热解-重整研究中。研究发现:静电纺丝法制备原位Ni/CF活性高于静电纺丝法制备浸渍Ni/CF。对5%Ni/CF上CRM反应过程的初步探究发现CO2可在金属和载体的界面发生解离活化,并且活化的中间物有两种,分别为碳酸盐类中间产物和COO-型中间产物。而CH4活化的中间产物主要是CH2与CHx O。同时发现,CH4的解离活化为该催化剂上CRM反应的速率控制步骤。只是,研究发现炭纤维在反应过程中会与部分反应组分CO2作用,从而影响以炭纤维为载体的催化剂在CRM反应中的稳定性。基于此,通过改性来提升催化剂的活性和稳定性。首先制备了SiO2改性镍基炭纤维,主要是在其表面通过水热法包覆SiO2,包覆SiO2以后,很大程度上抑制了载体炭参与反应。研究还发现,改性后Ni同时存在于炭纤维表面,SiO2表面以及SiO2和炭纤维的交界处,CH4在这三个位置进行解离活化产生CHx,而CO2在部分炭纤维表面活化形成CO和O原子,形成的O再与CH4裂解所得中间物CHx反应生成另一过渡态CHx O,该物种紧接着发生解离活化形成CO和H2。DFT计算也进一步得出,有Ni元素和SiO2添加的碳层,可以稳定吸附CO2和CH4,并且改性镍基炭纤维上存在CH4分布解离活化形成2H2和C的反应过程,其中CH3解离为CH2的过程为CH4解离的速控步。在进行SiO2改性镍基炭纤维的性能评价中发现,当同时添加SiO2和Ni的前驱体进行CF表面包覆时,形成的催化剂SiO2Ni-CF在24 h以内活性以及稳定性最好,而且以炭纤维作为载体的基底,其显着提高了CO2的转化率,使其在700℃、24 h以内保持在80%左右。并且,水热过程中形成了Ni3Si2O5（OH）4结构,该类物质较难还原,使得还原以后催化剂上镍颗粒的粒径较小（<6 nm）,且均匀分散。而部分未还原的Ni3Si2O5（OH）4结构通过限域作用固定已经还原的Ni活性金属颗粒,使得其在高温情况下抗烧结性提高。并且,在对Ni3Si2O5（OH）4衍生结构NixMg3-xSi2O5（OH）4的抗烧结性探究中进一步得出,这类页状硅酸盐物质的存在能有效增加金属-载体之间的相互作用,且未被还原的部分可以通过限域作用更好的固定金属活性组分,提高金属烧结性。为了进一步提升镍基炭纤维的活性和稳定性,在对炭纤维进行表面预处理,并在表面由普通浸渍法包覆一层含有可移动晶格氧的金属氧化物Fe2O3、Mn O2、CeO2以及Zn O等,研究发现H2O2预处理后的炭纤维通过氧化铈改性以后,所得45CeO210Ni-HCF的活性和稳定性最好,并且表面包覆状态实现了均一、层状,且CeO2的存在有效提高了Ni基CF在CRM中的抗积碳性能。经过以上改性方法对镍基炭纤维在催化CRM的应用进行探究以后,将所制备的一系列催化剂应用在实际稻壳热解气-重整中发现,金属活性组分含量为5 wt%的5%Ni/CF上热解重整后的合成气（H2+CO）的占比为67.7%,达到了25 mmo L/g左右。另外,45CeO210Ni-HCF上合成气产量最高,为34.21 mmo L/g,且H2/CO也最高,达到了1.8。说明了45CeO210Ni-HCF对CH4类有机小分子物质裂解产氢的促进作用。除此以外,随着催化剂量从0 g增加到1 g的过程中,产气量逐渐增加,其中合成气的产量增加最为明显,从6.23 mmo L/g增加到了52.37 mmo L/g,揭示了45CeO210Ni-HCF在稻壳热解-重整实际体系中的可利用性。
二、Study on Coke Formation and Stability of Nickel-Based Catalysts in CO_2 Reforming of CH_4（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Study on Coke Formation and Stability of Nickel-Based Catalysts in CO_2 Reforming of CH_4（论文提纲范文）
（1）钛改性Ni/ATP催化剂催化重整生物油模型物乙酸制氢研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 文献综述 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 氢能概述 |
| 1.2.1 氢能的特点与应用 |
| 1.2.2 制氢路线的研究 |
| 1.3 生物质能源的利用 |
| 1.3.1 生物质的性质与特点 |
| 1.3.2 生物质转化技术简介 |
| 1.4 生物油水蒸汽催化重整制氢工艺 |
| 1.4.1 生物油水蒸汽重整制氢简述 |
| 1.4.2 乙酸模型物的选择 |
| 1.5 乙酸水蒸汽催化重整制氢研究 |
| 1.5.1 乙酸重整制氢的反应路径和机理 |
| 1.5.2 乙酸重整制氢工艺中催化剂的选择 |
| 1.6 本文研究内容 |
| 2 实验流程及分析方法 |
| 2.1 原料试剂与仪器设备 |
| 2.1.1 实验原料试剂 |
| 2.1.2 主要仪器装置 |
| 2.2 催化剂制备与测试方法 |
| 2.2.1 催化剂的制备 |
| 2.2.2 催化剂活性测试装置 |
| 2.2.3 固定床工艺流程 |
| 2.2.4 实验步骤 |
| 2.2.5 气相产物分析 |
| 2.2.6 计算分析方法 |
| 2.3 催化剂表征方法 |
| 2.3.1 电感耦合等离子体发射光谱分析(ICP-OES) |
| 2.3.2 N_2吸附-脱附(BET) |
| 2.3.3 X射线衍射分析(XRD) |
| 2.3.4 程序升温还原(H_2-TPR) |
| 2.3.5 傅里叶红外光谱分析(FTIR) |
| 2.3.6 高倍透射电子显微镜(HRTEM) |
| 2.3.7 X射线光电子能谱仪(XPS) |
| 2.3.8 NH_3-程序升温脱附(NH_3-TPD) |
| 2.3.9 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.3.10 热重分析(TGA) |
| 3 Ti前驱体种类对改性镍基催化剂催化重整乙酸制氢的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 催化剂的制备 |
| 3.2.2 重整性能测试 |
| 3.3 催化剂表征 |
| 3.3.1 ICP-OES表征 |
| 3.3.2 N_2吸附-脱附 |
| 3.3.3 XRD表征 |
| 3.3.4 H_2-TPR表征 |
| 3.3.5 FTIR分析 |
| 3.3.6 XPS表征 |
| 3.3.7 HRTEM分析 |
| 3.4 催化剂制氢性能评价 |
| 3.4.1 催化剂活性测试 |
| 3.4.2 稳定性测试 |
| 3.5 催化剂失活分析 |
| 3.5.1 反应后催化剂XRD表征 |
| 3.5.2 反应后催化剂HRTEM表征 |
| 3.5.3 反应后催化剂TG表征 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 沉淀顺序对制备的Ti改性Ni/ATP催化剂性能影响的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 催化剂制备 |
| 4.2.2 实验过程 |
| 4.3 催化剂表征 |
| 4.3.1 N_2吸附-脱附 |
| 4.3.2 XRD表征 |
| 4.3.3 H_2-TPR表征 |
| 4.3.4 XPS表征 |
| 4.3.5 NH_3-TPD |
| 4.4 催化剂制氢性能评价 |
| 4.5 催化剂失活分析 |
| 4.5.1 反应后催化剂XRD表征 |
| 4.5.2 反应后催化剂TG表征 |
| 4.6 讨论部分与机理探究 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 溶胶凝胶法制备Ti改性镍基催化剂性能的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 催化剂的制备 |
| 5.2.2 实验过程 |
| 5.3 催化剂表征 |
| 5.3.1 XRD表征 |
| 5.3.2 SEM表征 |
| 5.3.3 H_2-TPR表征 |
| 5.4 催化剂制氢性能评价 |
| 5.4.1 催化剂对重整乙酸制氢的影响 |
| 5.4.2 反应温度对催化剂活性的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介与读研期间主要科研成果 |
（2）乙酸等小分子水蒸气重整过程中积碳性质的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 生物油中小分子模型化合物制氢进展 |
| 1.2.1 乙酸的水蒸气重整制氢进展 |
| 1.2.2 乙醇的水蒸气重整制氢进展 |
| 1.2.3 丙三醇的水蒸气重整制氢进展 |
| 1.3 用于水蒸气重整制氢的催化剂体系的开发 |
| 1.3.1 载体 |
| 1.3.2 助剂 |
| 1.4 水蒸气重整制氢催化剂失活现象的研究 |
| 1.4.1 催化剂的烧结 |
| 1.4.2 催化剂的积炭 |
| 1.5 本文研究内容及意义 |
| 第二章 实验试剂、仪器及表征分析方法 |
| 2.1 实验试剂 |
| 2.2 实验仪器 |
| 2.3 催化剂表征手段 |
| 2.3.1 N_2物理吸附-脱附(BET) |
| 2.3.2 X射线衍射(XRD) |
| 2.3.3 氢气程序升温还原(H_2-TPR) |
| 2.3.4 红外光谱分析(FT-IR) |
| 2.3.5 程序升温氧化(TPO) |
| 2.3.6 热重分析(TG) |
| 2.3.7 紫外荧光分析(UV) |
| 2.3.8 原位漫反射红外光谱分析(In-situ DRIFTS) |
| 2.3.9 透射电镜分析(TEM) |
| 第三章 载体性质对乙酸的水蒸气重整制氢中积炭性质的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验试剂与仪器 |
| 3.3 催化剂的制备 |
| 3.4 催化剂的活性评价与表征方法 |
| 3.4.1 催化剂的活性评价 |
| 3.4.2 催化剂的表征方法 |
| 3.5 催化剂的表征结果 |
| 3.5.1 BET表征 |
| 3.5.2 XRD表征 |
| 3.5.3 TPR表征 |
| 3.6 催化剂的性能测试 |
| 3.6.1 催化剂的活性评价 |
| 3.6.2 乙酸水蒸气重整的原位红外研究 |
| 3.6.3 催化剂的稳定性研究 |
| 3.7 稳定性实验后的催化剂中积炭的表征 |
| 3.7.1 TG表征 |
| 3.7.2 TPO表征 |
| 3.7.3 FT-IR表征 |
| 3.7.4 XRD表征 |
| 3.7.5 Raman表征 |
| 3.7.6 TEM表征 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 双催化剂层对丙三醇水蒸气重整制氢中积炭性质的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验试剂与仪器 |
| 4.3 催化剂的制备 |
| 4.4 催化剂的活性评价与表征方法 |
| 4.4.1 催化剂的活性评价 |
| 4.4.2 催化剂的表征方法 |
| 4.5 催化剂的表征结果 |
| 4.5.1 BET表征 |
| 4.5.2 XRD表征 |
| 4.5.3 TPR表征 |
| 4.6 催化剂的性能测试 |
| 4.6.1 催化剂的活性评价 |
| 4.6.2 液体产品的紫外荧光特性 |
| 4.6.3 丙三醇水蒸气重整的原位红外研究 |
| 4.6.4 催化剂的稳定性研究 |
| 4.7 稳定性实验后的催化剂中积炭的表征 |
| 4.7.1 TG-air和 TG-N_2表征 |
| 4.7.2 TPO表征 |
| 4.7.3 XRD表征 |
| 4.7.4 FT-IR表征 |
| 4.7.5 TEM表征 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 乙酸与乙醇共重整反应中间体的相互作用对积炭性质的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验试剂与仪器 |
| 5.3 催化剂的制备 |
| 5.4 催化剂的活性评价与表征方法 |
| 5.4.1 催化剂的活性评价 |
| 5.4.2 催化剂的表征方法 |
| 5.5 催化剂的表征结果 |
| 5.5.1 XRD表征 |
| 5.5.2 BET表征 |
| 5.5.3 TPR表征 |
| 5.6 催化剂的性能测试 |
| 5.6.1 催化剂的活性评价 |
| 5.6.2 水蒸气重整的原位红外研究 |
| 5.6.3 催化剂的稳定性研究 |
| 5.7 稳定性实验后的催化剂中积炭的表征 |
| 5.7.1 TG-air和 TPO表征 |
| 5.7.2 TG-N_2表征 |
| 5.7.3 XRD和 FT-IR表征 |
| 5.7.4 TEM表征 |
| 5.8 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
（3）镍基活性炭催化剂耦合低温等离子体重整CO2-CH4减排温室气体的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1 章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 生态安全与温室效应 |
| 1.1.2 CO_2主要来源和性质 |
| 1.2 CO_2封存及资源化利用 |
| 1.2.1 CO_2 封存技术 |
| 1.2.2 CO_2 化学转化 |
| 1.3 低温等离子体对CO_2-CH_4重整的影响 |
| 1.3.1 介质材料的影响 |
| 1.3.2 电极材料的影响 |
| 1.3.3 填充方式的影响 |
| 1.4 催化剂对低温等离子体重整CO_2-CH_4的影响 |
| 1.4.1 载体的影响 |
| 1.4.2 助剂的影响 |
| 1.4.3 双活性组分的影响 |
| 1.5 研究目的、意义及内容 |
| 1.5.1 研究目的及意义 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第2章 Ni/AC-低温等离子体重整CO_2-CH_4研究 |
| 2.1 样品制备与实验方法 |
| 2.1.1 实验试剂与仪器 |
| 2.1.2 催化剂制备方法 |
| 2.1.3 催化剂表征方法 |
| 2.1.4 催化剂活性评价 |
| 2.2 Ni/AC催化剂微观结构与形貌分析 |
| 2.2.1 孔结构特征 |
| 2.2.2 晶体结构与表面形貌 |
| 2.3 Ni/AC催化剂对等离子体放电特性的影响 |
| 2.4 Ni/AC催化剂活性评价 |
| 2.4.1 单独等离子体对反应性能的影响 |
| 2.4.2 不同模式下反应性能对比 |
| 2.4.3 还原温度对催化性能的影响 |
| 2.4.4 还原温度对能量效率的影响 |
| 2.5 Ni/AC-低温等离子体协同催化机制及积碳机理分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 助剂Ce对 Ni/AC催化性能的影响研究 |
| 3.1 助剂Ce对 Ni/AC表面结构特性的影响 |
| 3.1.1 Ni-Ce/AC孔结构特征 |
| 3.1.2 Ni-Ce/AC晶体结构与表面特性 |
| 3.1.3 Ni-Ce/AC碱性 |
| 3.2 助剂Ce对 Ni/AC催化活性的影响 |
| 3.2.1 助剂Ce含量的影响 |
| 3.2.2 CH_4/CO_2摩尔比的影响 |
| 3.3 助剂Ce对 Ni/AC催化机制及积碳的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 活性金属对Ni-Ce/AC催化性能的影响研究 |
| 4.1 活性金属对Ni-Ce/AC表面结构特性的影响 |
| 4.1.1 Ni-M-Ce/AC孔结构特征 |
| 4.1.2 Ni-M-Ce/AC中元素的赋存形态 |
| 4.2 活性金属对Ni-Ce/AC催化活性的影响 |
| 4.3 活性金属对Ni-Ce/AC催化机制及积碳的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 镍基活性炭-低温等离子体重整CO_2-CH_4反应动力学研究 |
| 5.1 反应参数对CO_2-CH_4重整反应的影响 |
| 5.1.1 表观能量密度的影响 |
| 5.1.2 放电体积的影响 |
| 5.1.3 放电频率的影响 |
| 5.2 催化剂-低温等离子体重整CO_2-CH_4动力学模型 |
| 5.3 Ni/AC-低温等离子体重整CO_2-CH_4动力学分析 |
| 5.4 Ni-Ce/AC-低温等离子体重整CO_2-CH_4动力学分析 |
| 5.5 Ni-Fe-Ce/AC-低温等离子体重整CO_2-CH_4动力学分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6 章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
| 附录2 攻读博士学位期间获得的奖励 |
| 附录3 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（4）CH4/CO2重整镍基分子筛催化剂等离子体增强制备及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 论文选题的背景与意义 |
| 1.2 甲烷和二氧化碳的利用 |
| 1.2.1 甲烷的利用 |
| 1.2.1.1 甲烷燃烧 |
| 1.2.1.2 甲烷直接转化 |
| 1.2.1.3 甲烷间接转化 |
| 1.2.2 二氧化碳的利用 |
| 1.3 甲烷二氧化碳重整研究现状 |
| 1.3.1 甲烷二氧化碳重整热力学 |
| 1.3.2 甲烷二氧化碳重整反应机理 |
| 1.3.3 甲烷二氧化碳重整积碳研究 |
| 1.3.4 甲烷二氧化碳重整催化剂研究 |
| 1.3.4.1 Ni基催化剂 |
| 1.3.4.2 载体的选取 |
| 1.4 等离子体技术 |
| 1.4.1 非热等离子体(NTP) |
| 1.4.2 非热等离子体反应机制 |
| 1.4.3 非热等离子体预处理催化剂 |
| 1.5 本论文的主要研究内容和创新点 |
| 1.5.1 论文主要研究内容 |
| 1.5.2 论文的创新点 |
| 2 实验部分 |
| 2.1 实验试剂及设备 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验气体 |
| 2.1.3 实验仪器 |
| 2.2 催化剂的制备 |
| 2.2.1 载体的制备 |
| 2.2.2 焙烧法 |
| 2.2.3 等离子体法 |
| 2.3 催化剂重整性能评价 |
| 2.4 催化剂的表征 |
| 2.4.1 X射线粉末衍射分析(XRD) |
| 2.4.2 H_2-程序升温还原分析(H_2-TPR) |
| 2.4.3 热重分析(TG-DTG) |
| 2.4.4 透射电子显微镜(TEM) |
| 3 等离子体改性载体的负载型催化剂的重整催化性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 等离子体处理催化剂前驱体的影响 |
| 3.2.1 重整性能评价 |
| 3.2.2 重整稳定性评价 |
| 3.2.3 载体的XRD表征 |
| 3.2.4 催化剂的表征 |
| 3.2.4.1 XRD表征 |
| 3.2.4.2 TPR表征 |
| 3.2.4.3 TG-DTG表征 |
| 3.3 焙烧法制备负载等离子体改性载体的Ni基催化剂 |
| 3.3.1 重整性能评价 |
| 3.3.2 重整稳定性评价 |
| 3.3.3 催化剂的表征 |
| 3.3.3.1 XRD表征 |
| 3.3.3.2 TPR表征 |
| 3.3.3.3 TG-DTG表征 |
| 3.4 等离子体法制备负载等离子体改性载体的Ni基催化剂 |
| 3.4.1 重整性能评价 |
| 3.4.2 重整稳定性评价 |
| 3.4.3 催化剂的表征 |
| 3.4.3.1 XRD表征 |
| 3.4.3.2 TPR表征 |
| 3.4.3.3 TG-DTG表征 |
| 3.4.3.4 TEM表征 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 等离子体处理参数对镍基催化剂的催化重整性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 等离子体处理参数的正交实验设计 |
| 4.2.1 等离子体处理参数的正交实验设计基础 |
| 4.2.2 等离子体处理参数的正交实验对催化剂前驱体的影响 |
| 4.2.3 催化剂的表征 |
| 4.2.3.1 XRD表征 |
| 4.2.3.2 TPR表征 |
| 4.2.3.3 TG-DTG表征 |
| 4.3 等离子体处理气氛的单因素影响 |
| 4.3.1 重整稳定性评价 |
| 4.3.2 催化剂的表征 |
| 4.3.2.1 XRD表征 |
| 4.3.2.2 TPR表征 |
| 4.3.2.3 TG-DTG表征 |
| 4.4 等离子体处理时间的单因素影响 |
| 4.4.1 重整稳定性评价 |
| 4.4.2 催化剂的表征 |
| 4.4.2.1 XRD表征 |
| 4.4.2.2 TPR表征 |
| 4.4.2.3 TG-DTG表征 |
| 4.5 等离子体处理功率的单因素影响 |
| 4.5.1 重整稳定性评价 |
| 4.5.2 催化剂的表征 |
| 4.5.2.1 XRD表征 |
| 4.5.2.2 TPR表征 |
| 4.5.2.3 TG-DTG表征 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 等离子体处理催化剂的还原工艺参数的优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 还原时间对Ni基催化剂催化性能的影响 |
| 5.2.1 重整稳定性评价 |
| 5.2.2 催化剂反应后TG-DTG表征 |
| 5.3 还原温度对Ni基催化剂催化性能的影响 |
| 5.3.1 重整稳定性评价 |
| 5.3.2 催化剂反应后TG-DTG表征 |
| 5.4 等离子体替代还原对Ni基催化剂催化性能的影响 |
| 5.4.1 重整稳定性评价 |
| 5.4.2 催化剂反应后TG-DTG表征 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
（5）改性Ni/γ-Al2O3催化甲烷二氧化碳重整及其热化学回收余热的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 温室气体的来源与危害 |
| 1.1.1 温室气体的来源 |
| 1.1.2 温室气体的危害 |
| 1.2 二氧化碳减排技术 |
| 1.2.1 二氧化碳捕集 |
| 1.2.2 二氧化碳封存 |
| 1.2.3 二氧化碳的利用 |
| 1.3 甲烷二氧化碳重整技术 |
| 1.3.1 重整技术的发展现状 |
| 1.3.2 重整反应过程 |
| 1.3.3 积碳 |
| 1.3.4 干重整催化剂 |
| 1.3.5 催化剂制备方法 |
| 1.4 甲烷二氧化碳重整过程的能耗 |
| 1.5 选题的目的和意义 |
| 1.5.1 选题的目的 |
| 1.5.2 选题的意义 |
| 1.6 课题的研究内容与创新点 |
| 1.6.1 研究内容 |
| 1.6.2 创新点 |
| 第二章 甲烷二氧化碳重整反应的热力学研究 |
| 2.1 甲烷二氧化碳重整反应过程 |
| 2.1.1 反应体系独立反应的确定 |
| 2.1.2 反应体系的平衡常数 |
| 2.2 甲烷二氧化碳重整反应热力学计算结果与分析 |
| 2.2.1 温度和CH_4/CO_2值的影响 |
| 2.2.2 压力的影响 |
| 2.2.3 氧气的影响 |
| 2.2.4 水的影响 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 CaO改性Ni/γ-Al_2O_3催化剂的研究 |
| 3.1 实验 |
| 3.1.1 催化剂制备 |
| 3.1.2 催化剂性能表征 |
| 3.1.3 催化剂活性测试实验 |
| 3.2 催化剂性能 |
| 3.2.1 BET分析 |
| 3.2.2 H_2-TPR分析 |
| 3.2.3 XRD分析 |
| 3.2.4 SEM分析 |
| 3.3 催化剂的活性和稳定性 |
| 3.3.1 反应温度的影响 |
| 3.3.2 空速的影响 |
| 3.3.3 催化剂的稳定性 |
| 3.4 失活催化剂的特性 |
| 3.4.1 XRD分析 |
| 3.4.2 SEM分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 Co改性Ni-CaO/γ-Al_2O_3催化剂的研究 |
| 4.1 实验 |
| 4.1.1 催化剂制备 |
| 4.1.2 催化剂的表征 |
| 4.1.3 催化剂活性测试实验 |
| 4.2 催化剂性能 |
| 4.2.1 BET分析 |
| 4.2.2 H_2-TPR分析 |
| 4.2.3 XRD分析 |
| 4.2.4 SEM分析 |
| 4.3 催化剂的活性和稳定性 |
| 4.3.1 反应温度的影响 |
| 4.3.2 空速的影响 |
| 4.3.3 催化剂的稳定性 |
| 4.4 失活催化剂的特性 |
| 4.4.1 XRD分析 |
| 4.4.2 SEM分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 甲烷二氧化碳重整积碳机理及调控机制 |
| 5.1 积碳特性及热力学分析 |
| 5.1.1 积碳反应 |
| 5.1.2 积碳热力学分析 |
| 5.1.3 积碳过程 |
| 5.2 积碳机理 |
| 5.3 影响积碳的因素 |
| 5.3.1 反应温度 |
| 5.3.2 反应压力 |
| 5.3.3 助剂 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 甲烷重整与余热回收相耦合的热力系统研究 |
| 6.1 甲烷干重整热化学回收 |
| 6.1.1 技术方案 |
| 6.1.2 化学反应 |
| 6.1.3 甲烷干重整热化学余热回收重整反应器 |
| 6.2 甲烷干重整热化学回收过程热力学分析 |
| 6.3 甲烷干重整热化学余热回收过程分析 |
| 6.3.1 反应热 |
| 6.3.2 热化学转化增量 |
| 6.3.3 热平衡 |
| 6.3.4 碳减排效果 |
| 6.4 甲烷三重整蓄热热化学余热回收 |
| 6.4.1 技术方案 |
| 6.4.2 反应机理及蓄热式催化重整反应器 |
| 6.4.3 蓄热式三重整热化学余热回收过程的分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（6）基于钙钛矿材料制备新型高效甲烷二氧化碳重整镍催化剂（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 二氧化碳的化工利用 |
| 1.2.1 二氧化碳的来源 |
| 1.2.2 二氧化碳的转化 |
| 1.3 甲烷的化工利用 |
| 1.3.1 甲烷水蒸气重整 |
| 1.3.2 甲烷部分氧化 |
| 1.3.3 甲烷二氧化碳重整 |
| 1.4 CH_4-CO_2重整研究进展 |
| 1.4.1 热力学分析 |
| 1.4.2 催化剂设计 |
| 1.4.3 反应机理研究 |
| 1.5 钙钛矿材料概述 |
| 1.5.1 结构特性 |
| 1.5.2 催化应用 |
| 1.5.3 常见制备方法 |
| 1.6 本论文研究意义与内容 |
| 1.6.1 研究意义 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 实验原料 |
| 2.2 实验仪器 |
| 2.3 催化剂制备 |
| 2.3.1 LaAlO_3载体的制备 |
| 2.3.2 La_(1-x)X_xAlO_(3-δ)(X=Mg,Ca)载体的制备 |
| 2.3.3 LaAl_(0.8)Mg_(0.2)O_(2.9)载体的制备 |
| 2.3.4 Ni/perovskite催化剂的制备 |
| 2.3.5 LaNiO_3催化剂的制备 |
| 2.4 表征技术 |
| 2.4.1 N_2吸附 |
| 2.4.2 X-射线衍射(XRD) |
| 2.4.3 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.4.4 能量色散X-射线谱法(EDX) |
| 2.4.5 热重/差式扫描量热分析(TG/DSC) |
| 2.4.6 氢气程序升温还原(H_2-TPR) |
| 2.4.7 二氧化碳程序升温脱附(CO_2-TPD) |
| 2.4.8 X-射线光电子能谱(XPS) |
| 2.5 催化性能评价 |
| 第三章 Ni/La_(1-x)Mg_xAlO_(3-δ)催化剂在CH_4-CO_2重整中的性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 LaAlO_3载体的制备方法结果与讨论 |
| 3.2.1 制备方法对催化性能的影响 |
| 3.2.2 催化剂结构表征 |
| 3.3 Ni/La_(1-x)Mg_xAlO_(3-δ)催化剂实验结果与讨论 |
| 3.3.1 Mg取代含量的影响 |
| 3.3.2 Mg取代对Ni/LaAlO_3重整催化性能的影响 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 Ni/La_(1-x)Ca_xAlO_(3-δ)催化剂在CH_4-CO_2重整中的性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 催化性能考察 |
| 4.2.2 催化剂结构表征 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 作者和导师简介 |
| 附件 |
（7）基于甲烷的中空对称双阴极固体氧化物燃料电池的发电性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 燃料电池简介 |
| 1.3 固体氧化物燃料电池概述 |
| 1.3.1 SOFC特点和优势 |
| 1.3.2 SOFC工作原理 |
| 1.3.3 SOFC理论电动势与性能 |
| 1.4 SOFC的关键材料 |
| 1.4.1 阳极材料 |
| 1.4.2 电解质材料 |
| 1.4.3 阴极材料 |
| 1.5 SOFC结构设计 |
| 1.6 SOFC的燃料类型 |
| 1.6.1 传统燃料H_2 |
| 1.6.2 碳氢化合物燃料 |
| 1.7 甲烷燃料在SOFC中的应用 |
| 1.7.1 甲烷的直接电化学氧化 |
| 1.7.2 甲烷的外部重整 |
| 1.7.3 甲烷的内部重整 |
| 1.8 SOFC衰减研究概述 |
| 1.8.1 SOFC常规条件下衰减行为 |
| 1.8.2 SOFC Ni基阳极应用于碳氢燃料时的积碳行为及相关的解决方法 |
| 1.9 本论文的研究目的与内容 |
| 1.9.1 研究目的 |
| 1.9.2 研究内容 |
| 第二章 实验原料、设备与测试方法 |
| 2.1 实验原料及仪器设备 |
| 2.1.1 实验原料 |
| 2.1.2 实验仪器及设备 |
| 2.2 样品的制备 |
| 2.2.1 单电池的制备、集流、组装与密封 |
| 2.2.2 单电池测试设备 |
| 2.3 研究和表征方法 |
| 2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)及电子能谱(EDS) |
| 2.3.2 气相色谱仪(GC) |
| 2.3.3 电化学性能测试 |
| 2.3.4 电化学交流阻抗谱测试 |
| 2.3.5 孔隙率测试 |
| 2.3.6 拉曼光谱分析测试(Raman) |
| 第三章 基于对称双阴极结构SOFC的氢气发电性能及长期稳定性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验过程 |
| 3.2.1 DSC电池的装配 |
| 3.2.2 DSC电池的测试过程 |
| 3.3 结果和讨论 |
| 3.3.1 H_2-DSC电化学性能 |
| 3.3.2 H_2-DSC稳定性测试及分析 |
| 3.3.3 电池恒流放电后的微观结构和成分分析 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 基于对称双阴极结构SOFC的直接甲烷水蒸气重整的性能及长期稳定性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验过程 |
| 4.2.1 DSC电池的装配 |
| 4.2.2 DSC电池的测试过程 |
| 4.3 结果和讨论 |
| 4.3.1 DSC对CH_4-H_2O重整的催化性能 |
| 4.3.2 CH_4-H_2O-DSC电化学性能 |
| 4.3.3 CH_4-H_2O-DSC稳定性测试及分析 |
| 4.3.4 电池恒流放电后的微观结构和成分分析 |
| 4.4 小节 |
| 第五章 基于对称双阴极结构SOFC的直接甲烷干重整的性能及长期稳定性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验过程 |
| 5.2.1 DSC电池的装配 |
| 5.2.2 DSC电池的测试过程 |
| 5.3 结果和讨论 |
| 5.3.1 DSC对CH_4-CO_2重整的催化性能 |
| 5.3.2 CH_4-CO_2-DSC电化学性能 |
| 5.3.3 CH_4-CO_2-DSC电池稳定性测试及分析 |
| 5.3.4 电池恒流放电后的微观结构和成分分析 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（8）镍基催化剂水蒸气重整生物质焦油模型化合物的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 生物质焦油 |
| 1.2.1 焦油的形成及分类 |
| 1.2.2 焦油的去除方法 |
| 1.3 焦油催化蒸汽重整研究现状 |
| 1.4 基于HZSM-5载体的镍基催化剂研究现状 |
| 1.5 研究目的及内容 |
| 1.6 研究技术路线 |
| 2 实验材料与方法 |
| 2.1 实验设备及仪器 |
| 2.1.1 化学试剂 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 催化剂的制备 |
| 2.2.1 HZSM-5的预处理 |
| 2.2.2 Ni/HZSM-5 催化剂的制备 |
| 2.2.3 Ni-Mg/HZMS-5 催化剂的制备 |
| 2.2.4 Ni-Mg-Ce/HZMS-5 催化剂的制备 |
| 2.2.5 Ni-Mg-Ce/RHA催化剂的制备 |
| 2.3 催化剂的活性评价 |
| 2.3.1 催化蒸汽重整实验 |
| 2.3.2 产物分析和计算方法 |
| 2.4 催化剂的表征 |
| 2.4.1 晶体结构分析 |
| 2.4.2 比表面积及孔径分析 |
| 2.4.3 表面形貌分析 |
| 2.4.4 程序升温还原 |
| 2.4.5 程序升温脱附 |
| 2.4.6 表面积炭量分析 |
| 3 Mg对 Ni/HZSM-5 水蒸气重整甲苯的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Ni-Mg/HZSM-5 催化剂催化活性评价 |
| 3.2.1 Ni的负载量影响 |
| 3.2.2 MgO负载量的影响 |
| 3.3 催化剂反应前后的特征 |
| 3.3.1 晶型结构分析 |
| 3.3.2 孔径结构分析 |
| 3.3.3 表面形貌分析 |
| 3.3.4 催化剂还原性分析 |
| 3.3.5 催化剂碱性分析 |
| 3.3.6 催化剂的积炭分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 Ce对 Ni-Mg/HZSM-5 水蒸气重整甲苯的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Ni-Mg-Ce/HZSM-5 催化剂催化活性评价 |
| 4.2.1 Ce的负载量影响 |
| 4.2.2 反应温度的影响 |
| 4.2.3 水/碳比的影响 |
| 4.2.4 体积空速的影响 |
| 4.2.5 稳定性与重复使用性 |
| 4.3 反应前后催化剂的表征 |
| 4.3.1 晶型结构分析 |
| 4.3.2 孔径结构分析 |
| 4.3.3 表面形貌分析 |
| 4.3.4 催化剂还原性分析 |
| 4.3.5 催化剂碱性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 Ni-Mg/RHA水蒸气重整甲苯的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Ni-Mg/RHA催化剂催化活性评价 |
| 5.2.1 Ni、Mg和 Ce的负载量影响 |
| 5.2.2 反应温度的影响 |
| 5.2.3 水/碳比的影响 |
| 5.2.4 体积空速的影响 |
| 5.2.5 稳定性 |
| 5.3 反应前后催化剂的表征 |
| 5.3.1 晶型结构分析 |
| 5.3.2 孔径结构分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 学位期间发表学位论文及其他成果 |
| 致谢 |
（9）镍基催化剂在生物质小分子催化转化领域中的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 生物质催化转化的概述 |
| 1.1.1 铁磁性生物油水蒸汽重整反应 |
| 1.1.2 生物质加氢反应概述 |
| 1.2 镍基催化剂的研究进展 |
| 第二章 实验试剂、仪器及表征方法 |
| 2.1 实验试剂 |
| 2.2 实验仪器 |
| 2.3 表征方法 |
| 第三章 不同阴离子对于镍基催化剂性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 镍基氧化铝催化剂的制备 |
| 3.2.2 样品表征 |
| 3.2.3 镍基催化剂的评价 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 镍基催化剂的热重分析 |
| 3.3.2 镍基催化剂的物理吸附表征 |
| 3.3.3 镍基催化剂的H2-TPR表征 |
| 3.3.4 镍基催化剂的XRD表征 |
| 3.3.5 镍基催化剂性能评价 |
| 3.3.6 镍基催化剂的稳定性评价 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 14种添加剂对于镍基催化剂的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 镍基催化剂的制备 |
| 4.2.2 样品表征 |
| 4.2.3 催化剂测试测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 催化剂的比表面积和孔结构 |
| 4.3.2 镍基催化剂的XRD表征 |
| 4.3.3 镍基催化剂的TPR表征 |
| 4.3.4 镍基催化剂的紫外漫反射表征 |
| 4.3.5 镍基催化剂的性能评价 |
| 4.3.6 镍基催化剂的稳定性和积碳研究 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 不同镍基催化剂载体表面酸性位点对于催化剂性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 镍基催化剂的制备 |
| 5.2.2 样品表征 |
| 5.2.3 催化剂测试测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 催化剂的比表面积和孔结构 |
| 5.3.2 镍基催化剂的XRD表征 |
| 5.3.3 镍基催化剂的TPR表征 |
| 5.3.4 镍基催化剂的TPD表征 |
| 5.3.5 镍基催化剂的红外表征 |
| 5.3.6 镍基催化剂的评价 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 Ni/Si C催化剂外加Br?nsted和 Lewis酸对糠醛转化为环戊酮的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 镍基催化剂的制备 |
| 6.2.2 样品表征 |
| 6.2.3 催化剂测试测试 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 催化剂的比表面积和孔结构 |
| 6.3.2 镍基催化剂的TPR表征 |
| 6.3.3 镍基催化剂的XRD表征 |
| 6.3.4 镍基催化剂的酸性位点表征 |
| 6.3.5 镍基催化剂的性能测试 |
| 6.3.6 红外表征 |
| 6.3.7 DRIFTS表征 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
（10）改性镍基炭纤维的制备及其催化重整甲烷机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 甲烷重整反应的研究进展 |
| 1.2.1 甲烷重整氧气 |
| 1.2.2 甲烷重整水蒸汽 |
| 1.2.3 甲烷重整二氧化碳 |
| 1.2.4 甲烷重整混合气 |
| 1.3 CRM催化剂研究进展 |
| 1.3.1 贵金属催化剂 |
| 1.3.2 非贵金属催化剂 |
| 1.3.3 载体 |
| 1.3.4 助剂 |
| 1.3.5 催化剂失活 |
| 1.3.6 新兴催化剂发展 |
| 1.4 CRM机理研究进展 |
| 1.4.1 实验验证 |
| 1.4.2 理论计算 |
| 1.5 炭材料在CRM反应中的应用 |
| 1.6 本论文的研究思路及主要研究内容 |
| 第二章 实验研究方法及表征手段 |
| 2.1 实验原料及设备 |
| 2.2 催化剂的制备 |
| 2.2.1 不同方法制备镍基炭纤维 |
| 2.2.2 水热合成法制备SiO_2改性镍基炭纤维 |
| 2.2.3 改进的水热法制备Ni_3Si_2O_5(OH)_4改性镍基炭纤维 |
| 2.2.4 金属氧化物改性镍基炭纤维的制备 |
| 2.3 催化重整甲烷性能评价 |
| 2.3.1 评价装置 |
| 2.3.2 评价指标 |
| 2.4 催化剂表征方法 |
| 2.4.1 N_2物理吸附(BET) |
| 2.4.2 扫描电镜-能谱(SEM-EDS) |
| 2.4.3 透射电镜(TEM) |
| 2.4.4 粉末X射线衍射(XRD) |
| 2.4.5 X射线光电子能谱分析(XPS) |
| 2.4.6 程序升温反应(TPR/TPO) |
| 2.4.7 拉曼光谱(Raman) |
| 2.4.8 傅里叶红外光谱(FT-IR) |
| 2.4.9 等离子体电感耦合(ICP-OES) |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 不同方法制备镍基炭纤维在CRM反应中的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验过程 |
| 3.2.1 性能评价 |
| 3.2.2 TPD/FT-IR/TPSR表征 |
| 3.3 两种镍基炭纤维在CRM中的应用 |
| 3.3.1 两种镍基炭纤维的SEM表征 |
| 3.3.2 不同焙烧温度下所制备催化剂的H_2-TPR |
| 3.3.3 两种镍基炭纤维在CRM反应中的催化活性 |
| 3.3.4 两种镍基炭纤维在CRM反应中的稳定性 |
| 3.4 5%Ni/CF催化剂上反应机理探究 |
| 3.4.1 不同Ni含量的x%Ni/CF催化CRM性能 |
| 3.4.2 5%Ni/CF的 CO_2-TPSR |
| 3.4.3 CO_2活化 |
| 3.4.4 CH_4活化 |
| 3.4.5 表面吸附反应物后5%Ni/CF的 FT-IR |
| 3.4.6 表面机理推导 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 SiO_2改性镍基炭纤维催化CRM反应的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验过程 |
| 4.2.1 催化剂的性能评价 |
| 4.2.2 催化剂的表征 |
| 4.3 实验探究SiO_2改性镍基炭纤维上CRM反应过程 |
| 4.3.1 SiO_2包覆前后催化剂稳定性对比 |
| 4.3.2 不同SiO_2/CF比时包覆炭纤维的稳定性评价 |
| 4.3.3 SiO_2改性镍基炭纤维的表征分析 |
| 4.3.4 SiO_2改性镍基炭纤维上反应机理分析 |
| 4.4 DFT计算SiO_2改性镍基炭纤维上CRM反应机理 |
| 4.4.1 计算方法介绍 |
| 4.4.2 Ni/SiO_2-CF团簇模型构建 |
| 4.4.3 CO_2解离活化 |
| 4.4.4 CH_4解离活化 |
| 4.4.5 CRM反应路径计算 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 Ni_3Si_2O_5(OH)_4改性镍基炭纤维在CRM反应中的抗烧结性探究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验过程 |
| 5.2.1 催化剂的性能评价 |
| 5.2.2 催化剂的表征 |
| 5.3 Ni_3Si_2O_5(OH)_4在炭纤维表面引进方式的优化 |
| 5.3.1 CTAB添加对包覆SiO_2的影响 |
| 5.3.2 HCl和 NH_3·H_2O添加对包覆SiO_2的影响 |
| 5.4 不同Ni_3Si_2O_5(OH)_4改性镍基炭纤维理化性质 |
| 5.4.1 BET |
| 5.4.2 SEM-EDS |
| 5.4.3 FT-IR/H_2-TPR/XRD |
| 5.4.4 XPS |
| 5.4.5 TEM |
| 5.5 不同Ni_3Si_2O_5(OH)_4改性镍基炭纤维催化活性 |
| 5.6 反应后Ni_3Si_2O_5(OH)_4改性镍基炭纤维的表征分析 |
| 5.6.1 TEM |
| 5.6.2 XRD/Raman |
| 5.7 不同Ni_3Si_2O_5(OH)_4改性镍基炭纤维上积碳形成机理分析 |
| 5.8 Ni_3Si_2O_5(OH)_4衍生结构在CRM中的作用探究 |
| 5.8.1 含Ni_xMg_(3-x)Si_2O_5(OH)_4结构的镍基凹土在CRM中的稳定性评价 |
| 5.8.2 含Ni_xMg_(3-x)Si_2O_5(OH)_4结构的镍基凹土在CRM中的表征分析 |
| 5.8.3 含Ni_xMg_(3-x)Si_2O_5(OH)_4结构的镍基凹土表面CRM反应机理 |
| 5.9 本章小结 |
| 第六章 金属氧化物改性镍基炭纤维在CRM反应中的抗积碳性能探究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验过程 |
| 6.3 不同金属氧化物包覆炭纤维催化剂的重整性能 |
| 6.3.1 Fe_2O_3/MnO_2/ZnO/CeO_2包覆炭纤维理化性质 |
| 6.3.2 Fe_2O_3/MnO_2/ZnO/CeO_2改性炭纤维形貌分析 |
| 6.3.3 Fe_2O_3/MnO_2/ZnO/CeO_2改性镍基炭纤维的晶相分析 |
| 6.3.4 Fe_2O_3/MnO_2/CeO_2-CF-Ni的性能评价 |
| 6.4 不同方法制备CeO_2改性炭纤维催化剂的重整性能 |
| 6.4.1 浸渍法制备CeO_2改性炭纤维x CeO_2-CF的 BET表征 |
| 6.4.2 浸渍法制备xCeO_2-CF的 SEM形貌分析 |
| 6.4.3 电沉积法制备CeO_2改性炭纤维的SEM形貌分析 |
| 6.4.4 不同方法制备CeO_2改性镍基炭纤维的性能评价 |
| 6.5 K_2S_2O_8/H_2O_2/KMnO_4改性xCeO_2yNi-CF催化CRM探究 |
| 6.5.1 不同Ce/Ni比的xCeO_2yNi-CF的活性评价 |
| 6.5.2 不同Ce/Ni比的xCeO_2yNi-CF的形貌分析 |
| 6.5.3 K_2S_2O_8改性45CeO_2-CF形貌分析 |
| 6.5.4 不同改性方法所制备45CeO_210Ni-CF/HCF/KCF/KMCF的理化性质 |
| 6.5.5 45CeO_210Ni-CF/HCF/KCF/KMCF的30h稳定性评价 |
| 6.5.6 45CeO_210Ni-CF/HCF/KCF/KMCF性质与稳定性之间的关系 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 改性镍基炭纤维在实际体系生物质热解-重整中的研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 材料与方法 |
| 7.2.1 生物质热解-重整实验过程 |
| 7.2.2 评价指标 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.3.1 催化剂的筛选 |
| 7.3.2 催化剂量的影响 |
| 7.3.3 热解温度的影响 |
| 7.3.4 重整温度的影响 |
| 7.3.5 H_2O量及添加方式的影响 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 展望与建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间学术成果 |
| 论文发表 |
| 其他研究成果 |
| 授权专利 |
| 申请专利 |
四、Study on Coke Formation and Stability of Nickel-Based Catalysts in CO_2 Reforming of CH_4（论文参考文献）
- [1]钛改性Ni/ATP催化剂催化重整生物油模型物乙酸制氢研究[D]. 胡佳信. 安徽理工大学, 2021(02)
- [2]乙酸等小分子水蒸气重整过程中积碳性质的研究[D]. 高志然. 济南大学, 2021
- [3]镍基活性炭催化剂耦合低温等离子体重整CO2-CH4减排温室气体的研究[D]. 王华琴. 武汉科技大学, 2021(01)
- [4]CH4/CO2重整镍基分子筛催化剂等离子体增强制备及其性能研究[D]. 王粒力. 重庆理工大学, 2021(02)
- [5]改性Ni/γ-Al2O3催化甲烷二氧化碳重整及其热化学回收余热的研究[D]. 张凤霞. 昆明理工大学, 2021(02)
- [6]基于钙钛矿材料制备新型高效甲烷二氧化碳重整镍催化剂[D]. 白小俐. 北京化工大学, 2020(02)
- [7]基于甲烷的中空对称双阴极固体氧化物燃料电池的发电性能研究[D]. 张华. 江西理工大学, 2020(01)
- [8]镍基催化剂水蒸气重整生物质焦油模型化合物的研究[D]. 吴蔚. 华中农业大学, 2020(02)
- [9]镍基催化剂在生物质小分子催化转化领域中的研究[D]. 于振杰. 济南大学, 2020(01)
- [10]改性镍基炭纤维的制备及其催化重整甲烷机理研究[D]. 卫月星. 东南大学, 2020