毕业设计（论文）
题目镍基催化剂对二氧化碳重整甲烷
影响研究
学院化学化工学院 专业化学工程与工艺
班级化工四班
学生姓名学号 指导教师职称 时间2017年6月
摘要................................................................................................................................. I Abstract....................................................................................................................... II 1绪论............................................................................................................................. 1
1.1研究背景.......................................................................................................... 1 1.2 催化剂的研究................................................................................................. 1
1.2.1催化剂的活性组分............................................................................... 1 1.2.2催化剂的载体....................................................................................... 2 1.2.3催化剂的助剂....................................................................................... 5 1.3催化剂制备方法.............................................................................................. 6
1.3.1浸渍法制备催化剂............................................................................... 6 1.3.2共沉淀制备催化剂............................................................................... 7 1.3.3溶胶凝胶法制备催化剂....................................................................... 7 1.3.4离子交换法制备催化剂....................................................................... 7 1.4反应机理.......................................................................................................... 8 1.5重整反应中积碳和消碳研究.......................................................................... 8 1.6研究思路........................................................................................................ 10
1.6.1选题根据及意义................................................................................. 10 1.6.2 研究内容............................................................................................ 10 1.6.3本论文的研究进程............................................................................. 11
2实验部分................................................................................................................... 12
2.1 主要试剂及仪器........................................................................................... 12
2.1.1主要试剂............................................................................................. 12 2.1.2主要仪器............................................................................................. 12 2.2催化剂的制备................................................................................................ 13 2.3各种计算以及校准........................................................................................ 13
2.3.1校正因子计算方法............................................................................. 13 2.3.2转子流量计校正................................................................................. 13 2.3.3质量流量计的校正............................................................................. 14 2.4计算公式及装置图和反应流程图................................................................ 14 2.5催化剂的表征................................................................................................ 15 3实验结果与分析....................................................................................................... 15
3.1 Ni基催化剂对二氧化碳重整甲烷的影响.................................................. 15 3.2 10%Ni,5%La/MCM-41对二氧化碳重整甲烷的影响.................................... 16 3.3 10%Ni,3%Co/MCM-41对二氧化碳重整甲烷的影响.................................... 17 3.4 10%Ni,3?/MCM-41对二氧化碳重整甲烷的影响.................................... 18 3.5 X射线衍射（XRD）...................................................................................... 19 4结论........................................................................................................................... 20 5致谢........................................................................................................................... 21 6参考文献................................................................................................................... 21
摘要
目前，对于大多数研究者采用的镍基系列催化剂能很好的催化二氧化碳甲烷重整反应，但在其反应过程中易形成积炭，从而阻碍了其在工业上的广泛应用。但通过对其改性后在催化领域依然有广阔的应用前景。
故设计研发出活性高和稳定性强的过渡金属镍基催化剂，对于二氧化碳重整甲烷工业化有重要的意义。以Ni基为催化剂对二氧化碳重整甲烷催化反应的工业研究价值很高。
二氧化碳重整甲烷反应，关键还是寻求合适的催化剂，本论文的目的是在Ni基的基础上探究适合的催化剂，即高活性、高稳定性和高选择性的催化剂以提高二氧化碳重整甲烷的效率。采用溶胶凝胶法、共沉淀法等方法制备了Ni-La/MCM-41、Ni-Co/MCM-41等催化剂，探究了其在不同温度下对二氧化碳重整甲烷的影响。展望了Ni基催化剂改性研究在二氧化碳重整甲烷中的应用前景。
关键词：二氧化碳重整甲烷、Ni基催化剂、溶胶凝胶法
I
Abstract
At present, the nickel-based series of catalysts used by most researchers can catalyze the carbon dioxide reforming reaction, but it is easy to form coke during the reaction process, thus hindering its wide application in industry. But after its modification in the field of catalysis still has a broad application prospects.
Therefore, the design and development of high activity and stability of the transition metal nickel-based catalyst for the industrialization of carbon dioxide reforming methane is of great significance. The industrial research of Ni-based catalyst for the catalytic reaction of carbon dioxide reforming methane is very high.
Carbon dioxide reforming methane reaction, the key is to find a suitable catalyst, the purpose of this paper is to explore the basis of Ni-based catalyst, that is, high activity, high stability and high selectivity of the catalyst to improve the efficiency of carbon dioxide reforming methane The Ni-La / MCM-41 and Ni-Co / MCM-41 were prepared by sol-gel method and coprecipitation method. The effects of different temperature on the reforming of methane were investigated. The prospect of Ni - based catalyst modification in carbon dioxide reforming methane is prospected.
Key words: carbon dioxide reforming methane, Ni-based catalyst, sol-gel method
II
1绪论
1.1研究背景
甲烷跟二氧化碳一样，都为主要的温室气体，因此利用它们的反应制成合成气一直以来都是催化化工领域的研究热点。温室气体持续增的加排放量会导致海平面的上升以及物种灭绝，这给我们的生存和发展带来了很严重的挑战。所以，讨论如何降低温室气体的排放量以及怎样综合利用它越发受到人们的关注。若将二氧化碳重整甲烷实现于大规模的工业化生产中，对降低二氧化碳的排放、舒缓石油等化石资源的贫乏局面和进一步改善全球气候变暖现象都具有十分重要的意义。
甲烷(CH4)为最简单的碳氢化合物，是天然气的主要成分，在天然气中的体积分数约占70％-90％，伴随石油资源的日益贫乏，天然气将逐渐取代石油变成第一大能源的趋势明显，在整个能源体系甚至化工行业中占据主导地位。因其是天然气的主要成分，甲烷将变成不可或缺的化工原料气的来源。所以，以二氧化碳、甲烷为原料气进行重整制合成气的思路提供了一条可以利用甲烷和二氧化碳原料气体，并且通过它们反应为两种类型的不容易被活化的小分子，并达到除去它们效果的技术工艺路线，此重整工艺路线如能实现对保护我们赖以生存的环境、提高化工经济效益意义重大。
当前，对于许多研究者所用的镍基催化剂能很好的催化二氧化碳甲烷重整反应，但在其反应过程中容易形成积炭弊端，从而极大地阻碍了其在工业上的广泛应用。但通过对其改性后在催化应用领域依然有广阔的前景。 1.2催化剂的研究
负载型过渡金属如镍基催化剂是被重整反应的催化剂应用较多的，它的主要成分包括活性组分、载体、助剂三个部分，它对重整反应的催化效果以及其催化性能发挥的有效性被催化剂的组成成分、合成的技术路径、反应器的构造等影响着。
1.2.1催化剂的活性组分
催化剂的活性组分较多应用于重整反应的大致有两种类型的划分：一类以贵金属为基准点，主要有Rh、Ru、Pd、Ir、Pt，它们能够在高温条件下，与其他
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