一、甲烷在Rh/SiO_2催化剂表面解离的红外光谱研究（论文文献综述）
贾显枝[1]（2021）在《等离子体制备掺杂型Ni/SiO2催化剂在甲烷干重整的应用及动力学研究》文中研究指明甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）不仅被认为是温室气体,而且还被视为增值化学品的主要原料气。而目前对这两种气体的转化和资源利用中,甲烷干重整（DRM）由于能够制备出氢碳比十分接近1的合成气,因此被认为是最有发展前景的两种温室温室气体的转化方式。在对催化剂的选用上,镍基催化剂由于其丰富的资源,同时又具有较高的催化活性,研究者们已经将其广泛的使用的在甲烷与二氧化碳的重整转化当中。然而,开发出一种在甲烷干重整中性能稳定的Ni基催化剂仍是巨大的挑战。由于镍基催化剂会因积炭而迅速失活,并在高温时镍也会烧结,同时在DRM反应过程中催化剂上惰性焦炭沉积主要原因是CH4与CO2的裂解。另外,由于DRM反应中副反应逆水煤气反应的发生,目标产品的H2/CO比通常小于1。因此,本文通过等离子体制备掺不同的金属（镧、镁和锆）的镍基催化剂提高了常规热处理的Ni/SiO2催化剂活性和稳定性,通过XRD、TEM、H2-TPR、CO2-TPD、XPS等不同的测试方法进行系统地分析了催化基上Ni的晶型、粒径大小、还原温度、二氧化碳脱附和催化剂表面金属物理化学状态等特性。分析了经过等离子体处理之后催化剂结构特性的变化,同时为了探究催化剂的甲烷干重整的反应机理,使用了DRIFTs表征手段。本文使用了La,Mg和Zr三种不同的金属制备掺杂的Ni/SiO2催化剂,同时在常规的焙烧制备方法中引入等离子体处理对催化剂进行改性。经过活性与稳定性测试,等离子体制备的掺杂型催化剂在甲烷二氧化碳干重整中均有更高的甲烷与二氧化碳转化率,其中等离子体处理掺杂La的催化性能最好,活性测试中甲烷与二氧化碳显示出更高的转化率,甲烷与二氧化碳在24 h的稳定性测试中转化率一直分别保持在82%和88%,同时活性与稳定性测试结果中的氢碳比都更加接近1,而未经过改性的催化剂10 h后迅速失活。经过甲烷干重整的反应评价,经过DBD处理之后的掺杂型Ni基催化剂表现出更好的重整性能。表征结果表明:与只进行焙烧处理的催化剂相比,等离子体制备地掺杂型Ni/SiO2催化剂其催化剂粒径更小,载体上的金属分散性更高和具有更强的金属载体相互作用力。DBD处理增强了Ni-La,Ni-Mg,Ni-Zr之间存在的相互作用力改变了Ni周围的环境,增加了催化剂表面的Ni活性位点以及碱性位点的数量,增强了催化剂表面CO2的吸附和活化能力,促进了CO2活化反应的发生,同时在原位红外漫反射的表征结果中,DBD处理之后的催化剂上出现COOH-类中间物质,促进了甲烷干重整反应的进行。最后本文选择了常规焙烧处理5Ni-5La/SiO2与等离子体制备的5Ni-5La/SiO2-P催化剂分别进行了DRM反应动力学研究,动力学实验结果表明经过等离子体处理的催化剂,甲烷与二氧化碳具有更低的活化能和更高的反应速率。
李晨阳[2]（2021）在《Cu基催化剂上合成气合成C2物种反应中羟基作用的理论研究》文中研究表明近年来,Cu基催化剂因其价格低廉、制备简单、结构调变灵活等优点被广泛应用于合成气转化反应。Cu基催化剂上合成气转化生成C2物种反应机理包括两个关键步骤:（1）C-O键断裂:CO活化生成CHx（x=1-3）中间体,伴随有OH中间体生成;（2）C-C键生成:CHx（x=1-3）与CO/CHO反应生成C2氧化物或CHx耦合生成C2烃类。已有研究表明CHx（x=1-3）中间体能够作为共吸附助剂助催化合成气转化生成C2氧化物,但目前研究普遍认为OH中间体作为加氢活性物种参与反应。因此,对于合成气转化过程中伴随CHx（x=1-3）生成而形成的OH中间体,探究其在合成气转化生成C2物种反应中是否具有类似CHx（x=1-3）中间体的助催化作用机制具有重要意义。本论文采用密度泛函理论（DFT）计算方法,以Cu基催化剂上合成气转化生成C2物种反应为研究对象,探究催化反应机理,进而阐明表面吸附OH中间体作为共吸附助剂在助催化合成气转化生成C2物种反应中的新机制,深入认识合成气转化反应中表面吸附OH中间体的作用。这种新机制被称为OH助催化机制,该机制为OH中间体生成的反应体系机理研究提供了全新视角,并且该机制可能具有普适性。获得的主要结论如下:1、明确了MCu（M=Co,Fe,Rh）与OH/MCu催化剂上CHx（x=1-3）关键中间体的生成机理、主要存在形式以及表面吸附OH中间体对合成气转化生成CHx（x=1-3）反应性能的影响。（1）合成气转化反应中,关键中间体CHx（x=1-3）通过CHxO（x=1-3）和CHxOH（x=1,2）中C-O（H）键断裂生成时,伴随有O和OH中间体生成,OH中间体在MCu催化剂上能够稳定存在,且在催化反应过程中维持动态平衡,其稳定吸附在MCu表面能够形成具有特殊局部微观结构和电子性质的OH/MCu催化剂。（2）MCu（M=Co,Fe,Rh）表面吸附OH中间体作为共吸附助剂与加氢活性物种均能够促进CO活化,尤其是作为共吸附助剂在动力学与热力学上均有效促进CO加氢生成CHO。（3）MCu（M=Co,Fe,Rh）表面吸附OH中间体作为共吸附助剂影响合成气转化生成CHx（x=1-3）反应的活性与选择性。在CoCu、FeCu、RhCu和OH/CoCu、OH/FeCu、OH/RhCu催化剂上最有利CHx（x=1-3）单体分别为CH3、CH3、CH2和CH、CH2、CH2。相较于MCu催化剂,OH/MCu表面吸附OH中间体作为共吸附助剂能够改变CHx（x=1-3）生成路径与主要存在形式,进而提高CHx（x=1-3）生成活性;OH/MCu上CHx生成速率增幅较大,甲醇生成速率增幅较小,其中OH/RhCu上甲醇生成速率减小,OH/MCu表面吸附OH作为共吸附助剂提高了CHx选择性,并且在一定程度上抑制甲醇生成。2、阐明了MCu（M=Co,Fe,Rh）与OH/MCu催化剂上C2物种的生成机理、主要存在形式以及表面吸附OH中间体对生成C2物种反应性能的影响。（1）MCu（M=Co,Fe,Rh）表面吸附OH中间体作为共吸附助剂能够高活性、高选择性促进C2物种生成。MCu上甲烷是主要产物,OH/MCu上C2物种是主要产物;同时,最有利CHx（x=1-3）中间体一旦生成,后续C2物种就能高活性、高选择性生成。因此,在MCu（M=Co,Fe,Rh）催化剂上,CO活化生成CHx（x=1-3）中间体是合成气转化生成C2物种的关键步骤。（2）在OH/MCu（M=Co,Fe,Rh）催化剂上,C2物种选择性依赖于第二金属种类。在OH/CoCu和OH/FeCu上,C2烃类和C2氧化物是主要产物;在OH/RhCu催化剂上,C2氧化物是主要产物。3、电子性质分析阐明了OH/MCu（M=Co,Fe,Rh）催化剂表面吸附OH中间体促进合成气转化生成C2物种反应性能的微观本质。CO活化生成CHx（x=1-3）中间体是合成气转化生成C2物种反应的关键步骤,电子性质分析（包括差分电荷、Bader电荷、d带中心、HOMO-LUMO轨道和态密度）表明表面吸附OH中间体改变了MCu（M=Co,Fe,Rh）催化剂中第二金属M的电子分布,形成具有特殊局部微观结构和电子性质的微环境,进而提高了金属d轨道电子向CO分子2π*反键轨道跃迁的能力,促进了CO活化,提高了生成CHx（x=1-3）中间体反应的催化性能。
赵娟[3]（2021）在《利用金属氢化物与CO2制备氢气和低烃燃料的研究》文中研究说明天然气、石油、煤炭等化石燃料的大量消耗会使得大气中的CO2浓度迅速增加,这就会导致碳平衡在全球气候中持续而不可逆转地受到破坏。CO2作为一种廉价、无毒且储量丰富的可再生C1资源,将其转化为清洁燃料和有价值的化学原料为缓解CO2排放和减少对化石燃料的依赖提供了途径,对能源利用和环境保护具有重大意义。然而由于CO2具有很高的热力学稳定性,导致在高效利用CO2作为反应物方面极具挑战性。CO2的分子结构决定了它是弱的电子给体及强的电子受体,这导致其容易被还原。金属氢化物由于其较高的储氢能力且具有极强的还原性而被认为是理想的氢载体。本论文利用具有强还原性的金属氢化物设计了金属氢化物与CO2相互作用制备氢气和低烃类化合物的反应。本论文的研究内容主要分为以下五个部分:1.简单金属氢化物与CO2的脱氢反应性能及机理研究本章系统的地研究了碱金属氢化物MH（M=Li,Na,K）与CO2在室温条件下的反应。研究发现在室温静压条件下,未处理的碱金属氢化物不与CO2反应,而机械活化的碱金属氢化物与CO2反应并释放出大量的H2。碱金属氢化物与CO2的反应顺序为KH>NaH>LiH。活化的碱金属氢化物的粒径对碱金属氢化物与CO2的反应性具有很大的影响。在反应过程中,一部分CO2被碱金属氢化物还原,生成单质碳、碱金属氧化物和H2,一部分CO2被碱金属氧化物消耗,形成碳酸盐。MH（M=Li,Na）在室温机械球磨条件下可以更有效的还原CO2生成不含COx的氢气。氢气的摩尔百分数和产量分别达到了 98.72%和95.37%,这取决于球磨时间,转速和MH/CO2摩尔比。在机械球磨反应过程中,CO2被MH快速消耗完全,生成单质碳,碱金属碳酸盐和H2。这项工作为室温下制备无COx的氢气和消除氢气中的COx污染物建立了一种新的、简单而有效的方法。2.CO2气氛中复合金属氢化物的脱氢性能研究在前一章的基础上,进一步研究了碱金属铝氢化合物MAlH4（M=Li,Na）在CO2气氛中的脱氢性能。经研究发现,在室温静压条件或机械球磨条件下,未活化的碱金属铝氢化合物与CO2不反应,而机械活化48 h后的MAlH4能有效的与CO2反应并产生大量氢气。在室温静压条件下,MAlH4与CO2快速发生反应,即在1/6 h内就可以产生大量的氢气。碱金属铝氢化合物在机械球磨条件下与CO2反应后氢气的摩尔分数和产率分别为73.41%和64.34%。结果表明,反应后气体产物中氢气的摩尔分数和产率取决于MAlH4样品的粒度、反应时间以及机械球磨转速。3.简单金属氢化物还原CO2甲烷化性能及机理研究实现高选择性和有效地将CO2还原为甲烷,将极大地影响人类当前面临的两个关键问题的解决,即CO2过剩造成的环境问题和对清洁能源的日益增长的需求。本章报道了活化的简单金属氢化物（LiH,NaH,KH,MgH2,CaH2）将CO2热化学还原为甲烷的方法。相关实验的结果表明,在中等温度条件下,活化的简单金属氢化物可以高效且高选择性的还原CO2,仅产生了唯一的碳氢化合物甲烷。碱土金属氢化物与CO2体系的甲烷化性能优于碱金属氢化物与CO2体系的。4.复合金属氢化物还原CO2甲烷化性能及机理研究系统地研究了活化的碱金属铝氢化合物MAlH4（M=Li,Na）与CO2的热化学甲烷化反应。实验结果表明,利用机械球磨法活化的碱金属铝氢化合物能够快速且高选择性的将CO2转化为甲烷。反应进行1h后,产生了唯一的烃类化合物—甲烷,其产量达到了42.0%。气体产物中甲烷的摩尔分数和产量主要由温度、恒温时间、CO2的压力以及MAlH4/CO2的摩尔比例决定。在相同的反应条件下,NaAlH4-CO2体系的CH4产量高于LiAlH4-CO2体系的。在碱金属铝氢化合物与CO2的甲烷化反应过程中形成了单质铝、碱金属氢化物、无定形碳、碱金属偏铝酸盐和氢气,并且无定形碳与氢气进一步反应形成了甲烷。5.复合金属氢化物诱导CO2加氢制备低烃类化合物近年来,由CO2加氢直接生产低烃类化合物引起了极大的关注,因为它在减少CO2排放和发展绿色化学方面具有重要作用。本章报导了利用机械球磨法活化碱金属铝氢化合物MAlH4（M=Li,Na）,并将其应用于CO2加氢制备低烃类化合物的反应中。在200℃时,MAIH4诱导的CO2加氢反应后甲烷的选择性为100%。当温度高于200℃时,MAlH4诱导的CO2加氢反应后不仅产生了甲烷,还生成了乙烯和乙烷低烃类化合物,且随着温度的升高,CO2的转化率增大。进一步研究了合成的MAlH4/MgO材料诱导的CO2加氢反应,结果表明加入MgO进一步提高了 CO2和H2的反应性能,CO2的转化率为63.2%。这种碱金属铝氢化合物诱导CO2加氢将CO2转化为低烃类化合物的新方法,为CO2转化为高附加值化学品的促进剂的设计提供了借鉴。
方雪瑾[4]（2021）在《负载型钴基催化剂的结构调控及其费托反应性能研究》文中研究指明费托合成（FTS）是一种利用催化剂实现合成气（H2/CO）直接转化制备高附加值洁净能源的绿色合成反应,被认为是解决能源问题最具前景的途径之一。其中,钴基费托催化剂具有高稳定性和费托活性,烃类产品纯净且高价值的长链烃选择性高等优点,因此被广泛应用于费托合成的工业开发。了解钴基催化剂的结构组成以及费托构效关系,对钴基催化剂的设计开发、实现目标产物的高效调控有着至关重要的作用。本文采取不同方法制备了一系列Co/SiO2和Co/ZrO2催化剂,通过XRD、BET、TEM、H2-TPR、CO-TPD等表征手段对载体和催化剂进行了相关理化性质的表征测试,采用In situ XRD的表征手段对Co/SiO2催化剂在费托反应过程中的结构演变过程进行了检测分析,并结合以上表征和量子化学计算的数据结果对催化剂的费托性能进行了深入分析。在负载型钴基催化剂的结构调控以及构效关系方面,本文共总结得到以下几点结论:1)通过载体、制备方法、助剂的选择能够实现对负载型钴基催化剂中金属纳米颗粒的尺寸调控。载体的比表面越大越有益于金属的分散,利于得到尺寸越小的金属纳米颗粒;燃烧法较浸渍法更利于小尺寸的金属纳米颗粒形成,但此规律仅适用于比表面较大的载体;ZrO2助剂的加入有助于提高载体的比表面,促进金属颗粒的分散。2)负载型钴基费托反应中的尺寸效应:随着Co/SiO2催化剂中金属颗粒尺寸的减小,边/角位等低配位饱和度的活性Co原子将增多,有助于提高催化剂的反应活性,但活性Co原子容易被H2O氧化成CoO。当金属颗粒尺寸低于6 nm时,催化剂由于还原性较低,在反应中仍以CoO相态存在。CoO易与SiO2载体表面的Si-OH反应形成Co2SiO4物质,不仅会导致催化剂中活性位点减少,降低反应活性,还会抑制链增长的进行,改变反应过程中甲烷选择性的变化趋势。并且,当催化剂中金属纳米颗粒尺寸为9.2 nm时,容易在费托过程中发生结构重组,出现粒径变化的情况。3)负载型钴基费托反应中的助剂效应:ZrO2作为结构助剂,能够抑制SiO2载体表面的Si-O-Si键发生水解,降低CoO与Si-OH反应形成Co2SiO4的可能性;ZrO2作为电子助剂,能够与Co之间形成Co-ZrO2界面,且金属Co上的电荷向Co-ZrO2界面发生转移,大幅提高Co-ZrO2界面的CO吸附解离能力。此外,ZrO2自身存在一定数量的酸性位点和碱性位点,具备一定的CO吸附能力,能够为催化剂提供一定量的CO吸附位点。4)负载型钴基费托反应中的载体效应:比表面更大且碱性位点更多的m-ZrO2载体更有利于提升催化剂的CO吸附能力,其制备得到的Co/m-ZrO2催化剂粒径更小,暴露的活性位点更多,反应活性更高;孔径较小的t-ZrO2载体容易生成液相产物堵塞孔道,进而影响反应物分子的传质,促进加氢反应的进行,改变催化剂的CH4选择性变化趋势。
刘华,刘晓艳,王爱琴,张涛[5]（2021）在《单原子催化甲烷直接转化的研究进展》文中提出将甲烷直接转化（DMC）为高附加值化学品（如甲醇等化合物）,是实现天然气高效利用的有效途径.因甲烷结构非常稳定,使其在温和条件下（反应温度≤150℃的非强酸介质体系）的高效活化极具挑战性.近年来,单原子催化剂（SACs）因其活性物种的高利用率和高选择性,已引起国内外研究者的广泛关注,并被尝试应用于多种反应.研究表明, SACs在DMC反应中表现出独特的催化性能.本综述中,我们总结了在温和条件下, SACs在DMC反应中的研究进展,重点针对热催化反应过程的催化剂设计和反应路径研究进行了归纳和分析.此外,还对光催化反应过程中涉及的SACs上的DMC反应进行了分析.最后,对温和条件下实现DMC进行了总结和展望.
徐虹[6]（2021）在《费托合成钴基催化剂表面基元反应的研究》文中研究说明费托合成是指利用CO和H2在催化剂催化下反应生成相应碳氢液体化合物的反应过程。由于该反应得到的主产物是长链的烷烃或者烯烃,因此可以用作生产清洁燃料和化工产品的一类重要手段。但是费托合成反应过程的复杂性及多样性特征,导致目前对于此类反应的反应机理一直存在争议,因此如何探究此类反应的反应原理尤为重要。目前普遍认可的费托合成反应链增长基元过程主要通过CHx（a）单体实现,但是CHx（a）通常在催化剂表面存在时间短,因此难以被有效检测。基于此,本博士学位论文意在探究在超高真空的系统条件下以Co（0001）作为模型催化剂,利用CH31和CH2I2在Co（0001）表面生成CHx（a）中间体,系统地研究CHx（a）的反应性能,探究了催化剂表面共吸附物种对CHx（a）反应性能的影响;进一步以钴多晶作为模型催化剂,对比研究了 CO和H2小分子在钴多晶的不同晶面上的吸附和反应过程。取得如下主要研究结果:1)通过CH3I在Co（0001）表面解离制备CHx（a）物种,利用程序升温脱附谱和X射线光电子能谱研究了 CHx（a）物种在干净的,H（a）和CO（a）预吸附的Co（0001）表面的反应性能。CH3I和CHx（a）物种在Co（0001）表面表现出表面空位依赖的反应性能,CH3（a）和CH（a）物种是CH3I在100 K解离生成的主要CHx（a）物种。在升温过程中,CH3（a）物种发生加氢反应生成CH4,自偶联反应生成C2H6,分解反应生成CH（a）物种;CH（a）物种发生加氢反应生成CH4,脱氢环化生成石墨碳,分解反应生成原子碳。各种CHx（a）物种加氢甲烷化反应性能遵循CH3（a）>CH2（a）>CH（a）。Co（0001）上共吸附的H（a）物种不影响CH3I在100K时解离吸附行为,有效提高了 CH3（a）和CH（a）物种加氢甲烷化反应几率,降低解离反应几率。Co（0001）表面上共吸附的CO（a）物种可稳定表面的CH2（a）物种,该物种发生加氢反应生成CH4和插入至CH3（a）反应生成CH3CH2（a）物种,然后CH3CH2（a）物种分别进行H消除和加氢反应生成C2H4和C2H6。2)通过CH2I2在Co（0001）表面解离制备CH2（a）物种,利用程序升温脱附谱和X射线光电子能谱研究CH2（a）物种在干净,H（a）和CO（a）预吸附的Co（0001）表面上的反应性能。CH2I2和CH2（a）物种在Co（0001）表面表现出表面空位依赖的反应性能。在110K,低暴露量CH2I2在干净Co（0001）表面逐步分解生成CH2（a）,CH（a）和C（a）物种;随CH2I2暴露量增加,CH2I2在表面分子吸附。在升温过程中,CH2（a）物种发生加氢反应生成CH4,偶联反应生成C3H6和C2H4,分解反应生成CH（a）物种;CH（a）物种发生加氢反应生成CH4,脱氢环化生成发生生成石墨碳,分解反应生成原子碳。吸附的H原子和CO分子影响CHx（a）物种的表面反应性能,主要是抑制分解反应和促进碳-碳键偶联反应。3)通过乙烯分解和原子碳向石墨化碳转化等反应在Co（0001）表面制备了覆盖度可控的原子碳和石墨化碳物种,研究了其对CHx（a）物种反应性能的影响。在相同的碳覆盖度表面,CHx（a）物种在原子碳和石墨化碳共存的Co（0001）表面上表现出比仅存在原子碳和仅存在石墨化碳的Co（0001）表面上更高的偶联反应几率。其原因是原子碳在表面既有位阻作用又存在电子效应的作用,能够稳定碳链增长反应活性物种CH2（a）,有利于碳链的增长过程;同时石墨化碳选择占据了表面CH4的生成位点,降低CH4生成几率和增加偶联反应几率。4)通过光发射电子显微镜/低能电子显微镜、俄歇电子能谱、X射线光电能谱和程序升温脱附谱联用的方法探究CO和H2在具有Co（10-12）和Co（0001）微晶的Co多晶表面吸附和反应过程,对比了不同微晶面的吸附活化性能。小分子在钴多晶表面的吸附反应行为与其暴露压强相关,不同暴露压强的情况下表面会生成不同表面物种。H2暴露能够诱导Co多晶体相氧的析出并钝化表面。相同条件下,小分子在Co（10-12）和Co（0001）微晶面上吸附反应行为也不相同,总体来说在Co（10-12）微晶面上的吸附和反应性能强于在Co（0001）微晶面上。上述结果建立了 CHx（a）物种在Co（0001）上的表面基元反应网络及共吸附物种的影响,并初步展示了 Co催化剂的晶面效应,加深了对复杂费托合成反应机理的理解。
卫月星[7]（2020）在《改性镍基炭纤维的制备及其催化重整甲烷机理研究》文中进行了进一步梳理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。
田井清[8]（2020）在《甲烷干重整催化剂的设计及其在工业尾气转化中的应用研究》文中研究说明近年来,在煤炭、石油和天然气等化石能源中,天然气消耗所占比重连创新高。甲烷作为天然气的主要成分,是一种重要的化工原料,具有储量大、价格低廉等优点。已有大量研究方法将甲烷直接转化为化学品,包括甲烷偶联制烯烃、甲烷脱氢芳构化制芳烃,以及甲烷直接氧化为甲醇等。遗憾的是这些直接转化途径中,经济性和高效性等方面的问题使得这些过程暂时达不到工业化的要求,使得甲烷的工业价值还没有得到充分的开发和利用。甲烷的间接转化具有较高的经济价值,可将甲烷先转化为合成气,再通过合成气平台如费托合成和甲醇合成,进一步制备所需化学品。其中,甲烷水汽重整制备合成气（SRM）已实现了工业化应用,然而反应水耗高、合成气的氢碳比高,且通过副反应水汽转换反应（RWGS）向环境中排放二氧化碳。甲烷部分氧化为合成气的技术（PO）则难以控制,且使用分子氧作为氧化剂有安全隐患。甲烷干重整反应（DRM）通过消耗二氧化碳来转化甲烷得到合成气,该反应不仅可以使用纯甲烷作为原料,也可以转化富含甲烷的气体,如煤炭间接液化的尾气、焦炉煤气等。由于二氧化碳的加入,相比于甲烷水汽重整工艺,还可以提升产物合成气中的碳含量,使其在资源高效综合利用、环境保护方面具有重大意义。甲烷和二氧化碳都是惰性小分子,由于热力学平衡限制,甲烷干重整反应需要在大于700℃的高温下进行才能获得高的转化率和选择性。Ni基催化剂是被广泛研究的甲烷干重整反应催化剂,高温下金属颗粒的烧结和催化剂的积碳是干重整反应失活的主要原因。本文从增强催化剂稳定性出发,做了以下工作:（1）我们首先合成了具有均匀开放直孔道结构的高比表面积的MCM-41材料,通过乙醇溶液辅助的浸渍法利用直型孔道的毛细作用将硝酸镍均匀浸渍到MCM-41直型孔道结构内,从而均匀负载Ni纳米粒子于MCM-41的内表面。该限域结构催化剂的Ni金属负载量为10 wt.%,XRD测试显示无明显的Ni衍射峰,表明Ni颗粒高度分散,TEM测试表明Ni颗粒大小为2 nm左右,Ni颗粒主要分布在MCM-41的孔道内。TPR表明该限域结构催化剂具有较高的还原温度,说明NiO与硅氧化物之间有较强的相互作用。在700℃下以45000 mL/g/h空速反应200 h后,催化剂的甲烷转化率没有明显下降（72%,接近该温度下的平衡转化率）,H2/CO摩尔比维持在0.87左右。反应后催化剂的TEM结果显示,Ni颗粒平均粒径为3-4 nm,未见明显团聚,没有观察到Ni颗粒被碳包覆的现象。TGA和TPO等研究表明催化剂积碳速率低且形成的积碳易于气化。这种Ni限域于MCM-41直型孔道的催化剂具有优异的抗烧结和抗积碳性能。（2）我们利用简单的水油两相一锅法,将负载量高达4.9 wt.%和粒径约2nm的Ni纳米颗粒封装入SiO2微球中约4.3 nm孔径的孔道。利用TEOS水解产生的Si-O-Si前驱体与进入水相的二茂镍反应生成硅酸镍,水相中通过CTAC胶束的导向作用将Ni以Si-O-Ni的形式引入Si-O骨架。该催化剂实现了在700oC高温下对甲烷干重整反应长时间（200 h）的高活性和高稳定性,为开发高温抗烧结和抗积碳的高温限域金属催化剂的合成方法提供了新的思路。dTG曲线结合XRD、TEM和Raman表征结果,显示Ni/SiO2（IM）表面同时有无定形的碳和石墨化的碳,而Ni/SiO2（OP）催化剂表面仅有无定形的碳,无定型的碳易于CO2继续反应生成CO,从而使Ni/SiO2（OP）催化剂保持高的甲烷干重整反应活性。理论计算表明说明在Ni55团簇上C原子优先以单个原子的形式吸附,而不是聚合形成sp2杂化的C原子簇或者形成碳纳米管,即介孔限域条件下Ni表面不易积碳,这解释了我们的实验现象限域结构的Ni具有更好的抗高温的活性和稳定性。这种新发展的合成方法中,原位生成Ni-O-Si基团使得Ni纳米粒子被封装和限域在三维介孔SiO2内,阻止甲烷干重整反应条件下Ni纳米粒子的烧结和积碳。（3）在甲烷干重整制合成气的反应中,Ni基催化剂存在积碳导致严重失活的问题。这主要是因为C-H键解离导致的C*在催化剂表面的富集。而O*可以以CO的方式带走表面的C*,从而抑制催化剂积碳失活并且促进CH4的解离。而d带中心值可以一定程度上描述过渡金属对于O的吸附能力。我们首先使用理论计算得出其他金属M（M选自第ⅠB,ⅥB,ⅦB,Ⅷ,ⅢA,ⅣA族的元素,M=W,Mo,Ga,Sn,Re,In,Fe,Co,Rh,Pd,Ru,Cu,Ag,Au）部分取代Ni的Ni-M基合金的d带中心值,关联实验得出的甲烷平均转化率与d带中心值呈火山型曲线。由于NiIr的d带中心值处于火山型曲线的顶点附近,预测NiIr催化剂具有优异的催化干重整的性能。进一步对Ni和Ir的比例进行调整,选出最优的比例并研究NiIr/MgAl2O4催化剂的构效关系对于甲烷干重整和混合重整的影响。通过XRD、TGA、SEM、H2-TPR、TEM、TEM-mapping和EDX谱等表征,发现Ir的加入对Ni粒子的分散起促进作用并形成NiIr的合金,并且可以有效抑制反应过程中积碳的发生（积碳位点主要为Ni颗粒）。同时NiIr合金在反应过程中并未被积碳覆盖,保持了高活性与稳定性。将最优NiIr/MgAl2O4催化剂应用于煤制油尾气和焦炉煤气中CH4、CO2和H2O的混合重整,可得到氢碳比可调的合成气（氢碳比约为2）以适用于后续甲醇合成。不仅有利于大幅度的提高甲醇的收率（提高约50%）,且极大地减少了压缩机的能耗。本篇工作以理论计算指导甲烷干重整反应催化剂的筛选和合成具有的科学意义,且反应结果具有广阔的工业应用前景。
李文慧[9]（2019）在《Co基催化剂制备及其CO2加氢转化性能研究》文中研究指明近年来,由于化石燃料的大量消耗,导致大气中CO2浓度升高。将CO2加氢转化为CH4或C2+烃类产物,对环境和能源的可持续发展具有重要意义。本论文以Co基催化剂为研究对象,利用原位表征及DFT理论计算等研究方法,揭示了负载型Co基催化剂的金属-载体相互作用对CO2加氢反应活性、产物选择性和机理的影响及作用机制,并拓展了制备高活性高稳定性Co基催化剂的新方法和新思路,主要研究内容及结果如下:（1）利用等体积浸渍法制备了高活性、高稳定性的Co/ZrO2催化剂并应用于CO2甲烷化反应。Co物种在H2气氛下的还原过程中,在ZrO2载体上发生二次分散,形成了新的Co-ZrO2界面相。Co颗粒尺寸减小和Co-ZrO2界面相的形成有利于CO2的吸附活化。DFT理论计算进一步证明,与Co/Al2O3催化剂相比,Co/ZrO2表面上H*的迁移速率更快、Co-O键断裂能垒更低,有利于活性还原态Co物种的形成。（2）利用有机酸辅助的方法制备了高分散Co/ZrO2催化剂。通过对有机酸的筛选和分析,提出了制备高分散Co/ZrO2催化剂的普适性方法。在一定范围内,随着金属分散度的提高,催化剂活性位点数量增加且转化效率提高,其中,柠檬酸辅助制备的Co/ZrO2催化剂上CO2甲烷化反应活性最高,TOF值最高可达1116 h-1。（3）将钴基MOFs材料ZIF-67在N2下高温热解制备了一系列高分散Co基催化剂。利用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）调节ZIF-67的晶体形貌和晶粒尺寸,控制ZIF-67的晶体形状由1μm的正十二面体向100 nm的立方体转变,Co颗粒尺寸为7-15 nm。其中,加入0.01 wt.%CTAB制备的立方体形貌催化剂具有最小的Co颗粒尺寸和最高的CO2甲烷化反应活性,在400℃下TOF值可达1300 h-1。（4）锐钛矿型和金红石型TiO2为载体的Co/TiO2催化剂在CO2加氢反应中,活性及产物选择性表现出较大差异,甲酸盐物种是Co/TiO2催化剂上CO2加氢生成甲烷的活性中间物种。通过Zr、K和Cs助剂的添加可以有效改善催化剂对CO、CO2和H2的吸附能力以及调节催化剂表面的C/H比例,从而改变催化剂的反应路径和产物选择性。其中,锐钛矿为载体的Co基催化剂经过Zr和K改性后,可以实现70%CO2转化率和17%C2+选择性。
王芬[10]（2019）在《甲烷合成与转化的抗积碳、抗烧结催化剂研究》文中提出催化剂在含碳反应气氛中的积碳和在高温反应条件下的烧结是导致其失活的两个主要因素,是多相催化研究领域普遍存在的难点问题。本论文工作针对低氢碳比合成气干甲烷化合成人造天然气和甲烷部分氧化制合成气这两个典型反应中催化剂易积碳和烧结失活问题开展研究,获得成果如下:一、创制了高活性和高再生稳定性干甲烷化镍基催化剂（1）研究了镍的分散方法对Ni/MgAl2O4催化剂结构及催化性能的影响,发现以乙醇比水作为硝酸镍前驱体浸渍液溶剂可提高镍的分散程度,从而显着提高了其催化干甲烷化反应的活性,但积碳失活仍较为明显;进而通过第二金属Au修饰Ni/MgAl2O4催化剂,发现添加Au后抗积碳性能增强,但过量Au的加入则会使催化活性降低。表征发现Au和Ni形成～10 nm的双金属纳米粒子,Ni提供电子给Au。反应后的Au-Ni/MgAl2O4上沉积的碳与反应后的Ni/MgAl2O4上沉积的碳的性质和气化行为方面非常相似,但是形成的碳的量明显更少,表明通过用Au修饰Ni抑制了 CO歧化。（2）利用溶剂热法制备了高活性和高再生稳定性的Ni0.1Mg0.9Al2O4催化剂。该催化剂经过多次反应-再生循环后仍保持高活性,表征发现焙烧-还原再生过程中镍可以自由地进出尖晶石晶格而再分散,催化剂在多次反应-再生操作后小尺寸的镍纳米粒子（～2 nm）数量增加。反应中Ni0.1Mg0.9Al2O4上沉积的碳没有覆盖镍纳米粒子的表面,而是在载体表面。活性镍表面的暴露和小尺寸镍纳米粒子的形成均有助于Ni0.1Mg0.9Al2O4在干甲烷化反应-再生过程中的稳定和活性的提高。常规Ni/Al2O3在干甲烷化中也有活性,但由于碳的沉积和金属烧结而很快失活。二、研制出高活性和高温稳定的Pt/MgAl2O4和Rh/MgAl2O4甲烷部分氧化催化剂通过溶剂热（HS）方法合成的MgAl2O4-HS负载的Pt催化剂（Pt/MgAl2O4-HS）在900℃甲烷部分氧化反应中,通过燃烧-重整途径进行的500 h寿命测试期间表现出高催化活性和稳定性且在催化剂上没有检测到积碳的形成。而通过共沉淀（CP）方法制备的MgAl2O4-CP负载的Pt催化剂（Pt/MgAl2O4-CP）表现出持续失活并伴随积碳形成。这是由于Pt/MgAl2O4-HS中MgAl2O4-HS具有更纯的尖晶石表面结构,提高了其稳定Pt纳米粒子的效率。此外,Rh/MgAl2O4在POM反应中也表现出高活性和高温稳定性,且Rh的含量可低至0.09 wt%。
二、甲烷在Rh/SiO_2催化剂表面解离的红外光谱研究（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、甲烷在Rh/SiO_2催化剂表面解离的红外光谱研究（论文提纲范文）
（1）等离子体制备掺杂型Ni/SiO2催化剂在甲烷干重整的应用及动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 甲烷与二氧化碳研究进展 |
| 1.3 催化剂的研究 |
| 1.3.1 活性组分 |
| 1.3.2 载体 |
| 1.3.3 助剂 |
| 1.4 等离子体技术的应用 |
| 1.4.1 等离子体简介 |
| 1.4.2 介质阻挡放电等离子体 |
| 1.4.3 介质阻挡放电的应用 |
| 1.5 甲烷二氧化碳重整反应研究现状 |
| 1.5.1 甲烷二氧化碳重整反应研究进展 |
| 1.5.2 甲烷二氧化碳干重整反应机理 |
| 1.5.3 甲烷二氧化碳的活化 |
| 1.6 本文研究思路 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 实验试剂和设备 |
| 2.2 催化剂的制备 |
| 2.3 催化剂反应评价 |
| 2.3.1 活性评价 |
| 2.3.2 稳定性评价 |
| 2.4 动力学研究 |
| 2.5 样品的表征 |
| 2.5.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.5.2 CO_2程序升温脱附(CO_2-TPD) |
| 2.5.3 X射线能源光谱(XPS) |
| 2.5.4 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.5.5 原位漫反射红外光谱(DRIFTs) |
| 第三章 DBD改性前后掺杂型催化剂的反应评价 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 催化剂活性测试 |
| 3.2.1 Mg掺杂的催化剂 |
| 3.2.2 Zr掺杂的催化剂 |
| 3.2.3 La掺杂的催化剂 |
| 3.3 催化剂稳定性测试 |
| 3.3.1 Mg掺杂的催化剂 |
| 3.3.2 Zr掺杂的催化剂 |
| 3.3.3 La掺杂的催化剂 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 催化剂表征 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 X射线衍射 |
| 4.3 TEM分析 |
| 4.4 H_2-TPR表征分析结果 |
| 4.5 XPS表征分析结果 |
| 4.6 CO_2-TPD分析 |
| 4.7 原位漫反射红外光谱(DRIFTs) |
| 4.8 小结 |
| 第五章 反应动力学研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 内外扩散的消除 |
| 5.3 动力学实验 |
| 5.4 模型参数确定 |
| 5.4.1 反应速率数据拟合 |
| 5.4.2 Arrhenius方程 |
| 5.5 小结 |
| 结论和展望 |
| 结论 |
| 创新点 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）Cu基催化剂上合成气合成C2物种反应中羟基作用的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 合成气转化的工业背景 |
| 1.1.1 合成气的来源 |
| 1.1.2 合成气的转化 |
| 1.2 合成气转化催化剂研究现状 |
| 1.2.1 Rh基催化剂 |
| 1.2.2 Mo基催化剂 |
| 1.2.3 改性F-T合成基催化剂 |
| 1.2.4 改性的甲醇催化剂 |
| 1.3 Cu基催化剂的研究进展 |
| 1.3.1 第二金属助剂掺杂 |
| 1.3.2 合成气转化生成C_2物种反应机理 |
| 1.4 催化反应中间体对催化反应性能影响 |
| 1.4.1 催化反应中间体H_2O和 OH物种对催化反应性能影响 |
| 1.4.2 合成气转化反应中H_2O和 OH物种对催化性能影响 |
| 1.5 理论计算在阐明催化剂反应机理中的应用 |
| 1.6 研究思路与研究内容 |
| 1.6.1 研究思路 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 理论背景 |
| 2.1 理论基础 |
| 2.1.1 密度泛函理论 |
| 2.1.2 交换关联泛函 |
| 2.1.3 赝势方法 |
| 2.1.4 过渡态理论 |
| 2.2 VASP软件包 |
| 2.3 计算模型和计算方法 |
| 2.3.1 计算模型 |
| 2.3.2 计算参数 |
| 2.3.3 计算公式 |
| 参考文献 |
| 第三章 MCu催化剂表面吸附OH中间体对CO活化生成CH_x(x=1-3)影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 催化剂上关键中间体的吸附 |
| 3.2.1 CoCu催化剂 |
| 3.2.2 FeCu催化剂 |
| 3.2.3 RhCu催化剂 |
| 3.2.4 表面OH物种对CH_x(x=1-3)生成反应中关键C_1中间体吸附影响 |
| 3.3 MCu和 OH/MCu(M=Co,Fe,Rh)催化剂上CO起始活化反应 |
| 3.3.1 CoCu和 OH/CoCu催化剂 |
| 3.3.2 FeCu和 OH/FeCu催化剂 |
| 3.3.3 RhCu和 OH/RhCu催化剂 |
| 3.3.4 表面OH中间体对CO起始活化反应的影响 |
| 3.4 MCu和 OH/MCu(M=Co,Fe,Rh)催化剂上CH_x(x=1-3)生成 |
| 3.4.1 CH生成以及表面OH中间体对其生成反应性能的影响 |
| 3.4.2 CH_2 生成以及表面 OH 中间体对其生成反应性能的影响 |
| 3.4.3 CH_3 生成以及表面OH中间体对其生成反应性能的影响 |
| 3.5 甲醇生成及其对CH_x(x=1-3)生成选择性的影响 |
| 3.5.1 甲醇生成以及表面OH物种对其生成反应性能的影响 |
| 3.5.2 甲醇生成对CH_x(x=1-3)生成选择性影响 |
| 3.6 CH_x和甲醇生成的微观动力学计算 |
| 3.7 OH对 CO活化生成CH_x(x=1-3)反应活性与选择性的影响 |
| 3.8 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 MCu催化剂吸附OH中间体对C_2物种生成反应性能影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 CH_x(x=1-3)相关反应的物种吸附 |
| 4.2.1 CoCu和 OH/CoCu催化剂 |
| 4.2.2 FeCu和 OH/FeCu催化剂 |
| 4.2.3 RhCu和 OH/RhCu催化剂 |
| 4.3 MCu和 OH/MCu(M=Co,Fe,Rh)催化剂上CH_x相关反应 |
| 4.3.1 CoCu和 OH/CoCu催化剂 |
| 4.3.2 FeCu和 OH/FeCu催化剂 |
| 4.3.3 RhCu和 OH/RhCu催化剂 |
| 4.4 表面OH中间体对C-C键生成活性与选择性的影响 |
| 4.5 电子性质分析 |
| 4.5.1 CoCu和 OH/CoCu催化剂催化性能与电子性质关系 |
| 4.5.2 FeCu和 OH/FeCu催化剂催化性能与电子性质关系 |
| 4.5.3 RhCu和 OH/RhCu催化剂催化性能与电子性质关系 |
| 4.5.4 MCu和 OH/MCu催化剂催化性能与电子性质的关系 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 存在问题与建议 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（3）利用金属氢化物与CO2制备氢气和低烃燃料的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 金属氢化物 |
| 1.2.1 金属氢化物的概述及应用 |
| 1.2.2 碱金属氢化物的概述 |
| 1.2.3 碱土金属氢化物的概述 |
| 1.2.4 铝氢化合物的概述 |
| 1.3 金属氢化物与CO_2相互作用的研究现状 |
| 1.3.1 简单金属氢化物还原CO_2 |
| 1.3.2 复合金属氢化物还原CO_2 |
| 1.4 CO_2还原的途径及现状 |
| 1.4.1 电化学还原 |
| 1.4.2 光催化还原 |
| 1.4.3 CO_2还原的其他途径 |
| 1.5 CO_2甲烷化的概述及研究现状 |
| 1.5.1 CO_2甲烷化反应的概述 |
| 1.5.2 CO_2甲烷化反应的催化剂研究进展 |
| 1.5.3 甲烷化反应的反应机制 |
| 1.6 本论文的研究意义、创新点和研究内容 |
| 第2章 简单金属氢化物与CO_2的脱氢反应性能及机理研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 主要试剂和测试仪器 |
| 2.2.2 碱金属氢化物与CO_2的脱氢反应的操作步骤 |
| 2.2.3 结构表征 |
| 2.2.4 碱金属氢化物与CO_2的脱氢反应后气体物质的测定 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 不同粒度的MH对MH与CO_2在静压室温下脱氢反应的影响 |
| 2.3.2 碱金属氢化物与CO_2在静压室温下的脱氢反应机理 |
| 2.3.3 不同转速对MH-CO_2体系机械球磨反应的影响 |
| 2.3.4 不同反应时间对MH-CO_2体系机械球磨反应的影响 |
| 2.3.5 不同MH/CO_2摩尔比例对MH-CO_2体系机械球磨反应的影响 |
| 2.3.6 碱金属氢化物与CO_2在室温机械球磨条件下的脱氢反应机理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 CO_2气氛中复合金属氢化物的脱氢性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 主要试剂和测试仪器 |
| 3.2.2 碱金属铝氢化合物与CO_2的脱氢反应的操作步骤 |
| 3.2.3 结构表征 |
| 3.2.4 碱金属铝氢化合物与CO_2的脱氢反应后气体物质的测定 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 不同粒度的MAlH_4对MAlH_4-CO_2体系在室温下的脱氢反应的影响 |
| 3.3.2 不同恒温时间对MAlH_4-CO_2体系在室温下的脱氢反应的影响 |
| 3.3.3 不同转速对MAlH_4-CO_2体系机械球磨脱氢反应的影响 |
| 3.3.4 不同反应时间对MAlH_4-CO_2体系机械球磨脱氢反应的影响 |
| 3.3.5 不同粒度的MAlH_4对MAlH_4-CO_2体系机械球磨脱氢反应的影响 |
| 3.3.6 MAlH_4-CO_2体系的脱氢反应机理的探究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 简单金属氢化物还原CO_2甲烷化性能及机理研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 主要试剂和测试仪器 |
| 4.2.2 简单金属氢化物与CO_2甲烷化反应的操作步骤 |
| 4.2.3 结构表征 |
| 4.2.4 简单金属氢化物与CO_2甲烷化反应后气体物质的测定 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 不同粒度的MH对MH-CO_2体系甲烷化反应的影响 |
| 4.3.2 不同MH/CO_2摩尔比例对MH-CO_2体系甲烷化反应的影响 |
| 4.3.3 不同粒度的MH2对MH_2-CO_2体系甲烷化反应的影响 |
| 4.3.4 不同MH_2/CO_2摩尔比例对MH_2-CO_2体系甲烷化反应的影响 |
| 4.3.5 甲烷的形成及通过金属氢化物转化为氧化物的过程的探讨 |
| 4.3.6 金属氢化物-CO_2体系和H_2-CO_2体系甲烷化反应对比 |
| 4.3.7 金属氢化物-CO_2体系的生产成本和能源效率分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 复合金属氢化物还原CO_2甲烷化性能及机理研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 主要试剂和测试仪器 |
| 5.2.2 碱金属铝氢化合物与CO_2甲烷化反应的操作步骤 |
| 5.2.3 结构表征 |
| 5.2.4 碱金属铝氢化合物与CO_2甲烷化反应后气体物质的测定 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 不同反应温度对MAlH_4-CO_2体系甲烷化反应的影响 |
| 5.3.2 不同反应时间对MAlH_4-CO_2体系甲烷化反应的影响 |
| 5.3.3 不同CO_2压力对MAlH_4-CO_2体系甲烷化反应的影响 |
| 5.3.4 不同MAlH_4/CO_2摩尔比对MAlH_4-CO_2体系甲烷化反应的影响 |
| 5.3.5 MAlH_4-CO_2体系甲烷化反应机理探究 |
| 5.3.6 甲烷化反应动力学研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 复合金属氢化物诱导CO_2加氢制备低烃类化合物 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 主要试剂和测试仪器 |
| 6.2.2 铝氢化合物诱导CO_2加氢的操作步骤 |
| 6.2.3 材料表征 |
| 6.2.4 CO_2加氢反应后气体物质的测定 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 铝氢化合物(LiAlH_4,NaAlH_4)与MgO的复合物的表征 |
| 6.3.2 反应温度对铝氢化合物诱导CO_2加氢反应的影响 |
| 6.3.3 掺杂MgO对铝氢化合物用于诱导CO_2加氢反应的影响 |
| 6.3.4 稳定性测试 |
| 6.3.5 铝氢化合物诱导CO_2加氢反应机理的探究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）负载型钴基催化剂的结构调控及其费托反应性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 费托合成反应概述 |
| 1.2.1 反应发展简介 |
| 1.2.2 反应机理研究 |
| 1.2.3 反应产物分布 |
| 1.3 负载型钴基催化剂概述 |
| 1.3.1 载体材料 |
| 1.3.2 活性相 |
| 1.3.3 失活现象 |
| 1.4 钴基催化剂在费托合成中的构效关系研究 |
| 1.4.1 粒径效应 |
| 1.4.2 助剂效应 |
| 1.4.3 载体效应 |
| 1.5 论文的选题意义和研究内容 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 实验材料使用情况 |
| 2.1.1 实验药品和试剂 |
| 2.1.2 实验反应用气 |
| 2.1.3 实验设备信息 |
| 2.2 催化剂的评价分析与性能计算 |
| 2.2.1 评价装置介绍 |
| 2.2.2 产物分析方法及条件 |
| 2.2.3 催化性能计算方法 |
| 2.3 催化剂表征方法 |
| 2.3.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.3.2 原位X射线衍射(In situ XRD) |
| 2.3.3 比表面以及孔隙分析 |
| 2.3.4 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES) |
| 2.3.5 扫描式电子显微镜(SEM) |
| 2.3.6 透射式电子显微镜(TEM) |
| 2.3.7 程序升温还原(H_2-TPR) |
| 2.3.8 程序升温脱附(CO-TPD、CO_2-TPD、NH_3-TPD) |
| 2.3.9 H_2脉冲化学吸附(H_2 Pulse Chemisorption) |
| 2.3.10 拉曼光谱(Raman) |
| 2.3.11 全反射傅里叶红外光谱(FT-IR) |
| 2.3.12 吡啶红外光谱(Pyrdine-IR) |
| 2.4 理论计算方法 |
| 第三章 Co/SiO_2催化剂的结构调控及其理化性质 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 SiO2 载体的修饰方法 |
| 3.2.2 Co/SiO_2催化剂的制备方法 |
| 3.2.3 Co/SiO_2催化剂的评价方法 |
| 3.3 Co/SiO_2 催化剂的理化性质 |
| 3.3.1 载体的结构性质 |
| 3.3.2 Co/SiO_2催化剂的物相组成和颗粒尺寸 |
| 3.3.3 Co/SiO2 催化剂的还原性 |
| 3.3.4 载体以及Co/SiO_2催化剂对反应物分子的吸附能力 |
| 3.3.5 载体的表面酸碱性质 |
| 3.3.6 Co/SiO_2催化剂反应前后的表面物种分析 |
| 3.4 Co/SiO_2催化剂的费托合成反应性能结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 Co/SiO_2催化剂的结构演变及其费托反应性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Co/SiO_2催化剂在费托反应中的结构演变 |
| 4.2.1 催化剂在还原阶段中的结构演变 |
| 4.2.2 催化剂在预反应阶段中的结构演变 |
| 4.2.3 催化剂在反应阶段中的结构演变 |
| 4.3 金属颗粒尺寸和助剂对Co/SiO_2催化性能的影响研究 |
| 4.3.1 金属颗粒尺寸和助剂对CO转化率的影响 |
| 4.3.2 金属颗粒尺寸和助剂对甲烷选择性的影响 |
| 4.3.3 金属颗粒尺寸和助剂对产品选择性的影响 |
| 4.4 理论计算部分 |
| 4.4.1 H_2O氧化Co颗粒的尺寸依赖性 |
| 4.4.2 CoO颗粒上的CO吸附解离 |
| 4.4.3 在金属Co颗粒,ZrO_2表面以及Co-ZrO_2界面处的CO吸附 |
| 4.4.4 在Co-ZrO_2界面处的CO解离 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 Co/ZrO_2催化剂的结构调控及其费托反应性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 不同晶相ZrO_2的制备方法 |
| 5.2.2 Co/ZrO_2催化剂的制备和评价方法 |
| 5.3 Co/ZrO_2 催化剂的理化性质 |
| 5.3.1 载体的结构性质 |
| 5.3.2 载体的表面酸碱性质 |
| 5.3.3 Co/ZrO_2催化剂的物相组成和颗粒尺寸 |
| 5.3.4 Co/ZrO2 催化剂的还原性 |
| 5.3.5 载体以及Co/ZrO_2催化剂对反应物分子的吸附能力 |
| 5.4 载体对Co/ZrO_2催化剂催化性能的影响 |
| 5.4.1 Co/ZrO_2催化剂的费托合成反应性能结果 |
| 5.4.2 载体对CO转化率的影响 |
| 5.4.3 载体对甲烷选择性的影响 |
| 5.4.4 载体对产品选择性的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 主要结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
（5）单原子催化甲烷直接转化的研究进展（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 热驱动SACs催化DMC |
| 2.1 贵金属SACs在DMC反应中的应用 |
| 2.1.1 Rh SACs |
| 2.1.2其他贵金属SACs |
| 2.2 非贵金属SACs |
| 2.3 反应路径和机理总结 |
| 3 光驱动SACs催化DMC |
| 4 总结与展望 |
（6）费托合成钴基催化剂表面基元反应的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 多相催化以及F-T合成的研究 |
| 1.2 费托合成的研究进展以及机理研究 |
| 1.2.1 费托合成机理研究 |
| 1.2.2 费托合成中碳链增长的过程 |
| 1.3 F-T合成的产物生成的影响因素 |
| 1.4 模型催化剂表面化学研究 |
| 1.5 钴基模型催化剂表面化学研究进展 |
| 1.6 论文构思 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验技术方法 |
| 2.1 表面分析方法介绍 |
| 2.1.1 X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy,简称XPS) |
| 2.1.2 俄歇电子能谱法(Auger Electron Spectroscopy,简称AES) |
| 2.1.3 紫外光电子能谱(Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy,简称UPS) |
| 2.1.4 光发射电子显微技术(Photomission Electron Microscopy,简称PEEM) |
| 2.1.5 低能电子显微技术/低能电子衍射(Low energy eletron microscopy,简称LEEM/ Lowenergy electron diffraction,简称LEED) |
| 2.1.6 程序升温脱附谱(Temperature Programmed Desorption,简称TPD) |
| 2.2 实验描述 |
| 2.2.1 样品处理与制备 |
| 2.2.2 实验试剂以及数据采集 |
| 参考文献 |
| 第三章 烷基在Co(0001)表面的反应性质研究以及表面共吸附物种对其反应性质的影响 |
| 3.1 H_2和CO在干净的Co(0001)表面的反应 |
| 3.1.1 H_2在干净的Co(0001)表面的反应的实验结果 |
| 3.1.2 CO在干净的Co(0001)表面的反应的实验结果 |
| 3.2 CH_3I(a)在Co(0001)表面的反应 |
| 3.2.1 CH_3I(a)在干净的Co(0001)表面的反应的实验结果 |
| 3.2.2 CH_3I(a)在H(a)和CO(a)预覆盖Co(0001)表面的反应的实验结果 |
| 3.3 CH_2I_2(a)在Co(0001)表面的反应 |
| 3.3.1 CH_2I_2(a)在clean Co(0001)表面的反应的实验结果 |
| 3.3.2 CH_2I_2(a)在H(a)和CO(a)预覆盖Co(0001)表面的反应的实验结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 不同碳物种在Co(0001)表面对烷基反应性质的影响 |
| 4.1 在Co(0001)表面的反应预先制备不同碳物种和利用小分子研究其性质 |
| 4.2 不同种类的碳物种在Co(0001)表面对于CHx(a)物种反应性质的影响 |
| 4.3 不同覆盖度的碳物种在Co(0001)表面对于CHx(a)物种反应性质的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 利用PEEM(光发射电子显微镜)和LEEM(低能电子显微镜)研究小分子在钴DG多晶表面的反应 |
| 5.1 干净的钴多晶表面 |
| 5.2 CO和H_2吸附在干净的钴多晶表面 |
| 5.3 CO和H_2在干净的钴多晶表面的反应过程 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（7）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 |
（8）甲烷干重整催化剂的设计及其在工业尾气转化中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 甲烷偶联制乙烯 |
| 1.2 部分氧化制甲醇等含氧化合物 |
| 1.2.1 均相催化体系 |
| 1.2.2 多相催化体系 |
| 1.3 甲烷脱氢芳构化 |
| 1.3.1 甲烷脱氢芳构化催化剂的载体 |
| 1.3.2 用其他金属或氧化物助剂来对催化剂进行修饰 |
| 1.3.3 消除反应积碳以提高催化剂寿命 |
| 1.3.4 新型反应器结合甲烷脱氢芳构化反应 |
| 1.4 甲烷干重整制合成气 |
| 1.4.1 干重整基元反应步骤及热力学分析 |
| 1.4.2 甲烷和二氧化碳活化的活性位点 |
| 1.4.3 催化剂的失活机制 |
| 1.4.4 合金对干重整反应性能的影响 |
| 1.4.5 载体与助剂对干重整反应性能的影响 |
| 1.4.6 构建金属-载体强相互作用 |
| 1.4.7 单原子催化剂在干重整中的应用 |
| 1.4.8 新型甲烷重整反应系统的设计应用 |
| 1.5 选题意义和研究内容 |
| 第二章 限域Ni/MCM-41 催化抗积碳和金属烧结的甲烷干重整反应 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验药品 |
| 2.2.2 MCM-41 的合成 |
| 2.2.3 浸渍法制备Ni/MCM-41 催化剂 |
| 2.2.4 催化剂的表征 |
| 2.2.5 催化剂性能测试 |
| 2.2.6 反应后催化剂的表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 MCM-41 载体的结构和形态特性 |
| 2.3.2 Ni/MCM-41 催化剂的结构和形态特性表征 |
| 2.3.3 干重整反应性能测试 |
| 2.3.4 反应后催化剂的表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 限域Ni/SiO_2 三维介孔催化剂用于甲烷干重整 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验药品 |
| 3.2.2 催化剂的合成 |
| 3.2.3 表征 |
| 3.2.4催化剂性能测试实验 |
| 3.2.5 反应后催化剂的表征 |
| 3.2.6 DFT计算 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 一锅法制备Ni/SiO_2 催化剂 |
| 3.3.2 催化剂的形态结构表征 |
| 3.3.3 干重整催化反应性能测试 |
| 3.3.4 反应后催化剂的表征 |
| 3.3.5 DFT理论计算 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 双金属NiIr/MgAl_2O_4 催化的甲烷混合重整及其工业应用 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验药品 |
| 4.2.2 催化剂的合成 |
| 4.2.3 NiM催化剂d带中心值的计算 |
| 4.2.4 催化剂性能测试实验 |
| 4.2.5 催化剂的表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 通过d带中心值预测双金属催化剂的催化性能 |
| 4.3.2 NiIr/MgAl_2O_4 催化剂中Ir含量的调控 |
| 4.3.3 NiIr/MgAl_2O_4 催化剂干重整反应前后的表征 |
| 4.3.4 理论计算验证NiIr合金对甲烷干重整反应的活性与活化能 |
| 4.4 NiIr/MgAl_2O_4 催化工业尾气(煤制油尾气和焦炉煤气)与CO_2和H_2O的混合重整转化 |
| 4.4.1 煤制油尾气与CO_2和H_2O混合重整制备合成气 |
| 4.4.2 焦炉煤气与CO_2和H_2O混合重整制备合成气 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（9）Co基催化剂制备及其CO2加氢转化性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 CO_2排放现状及应对措施 |
| 1.1.2 CO_2捕集、封存及利用 |
| 1.2 CO_2加氢合成甲烷 |
| 1.2.1 甲烷化反应的热力学分析 |
| 1.2.2 甲烷化反应的催化剂 |
| 1.2.3 催化剂的失活 |
| 1.2.4 甲烷化反应的机理探索 |
| 1.3 CO_2加氢合成C_2~+烃类 |
| 1.3.1 合成C_2~+烃类的热力学分析 |
| 1.3.2 合成C_2~+烃类的催化剂 |
| 1.3.3 催化剂的失活 |
| 1.3.4 合成C_2~+烃类的反应机理探索 |
| 1.4 本论文的选题依据及研究思路 |
| 2 实验部分 |
| 2.1 实验试剂 |
| 2.2 实验仪器 |
| 2.3 样品的制备 |
| 2.4 样品的表征 |
| 2.4.1 粉末X射线衍射(XRD) |
| 2.4.2 扫描电镜及能谱(SEM-EDS) |
| 2.4.3 透射电镜(TEM) |
| 2.4.4 扫描/透射电镜及能谱(STEM-EDS) |
| 2.4.5 傅里叶变换红外光谱(FT-IR) |
| 2.4.6 原位漫反射傅里叶变换红外光谱(In situ-DRIFT) |
| 2.4.7 热重分析(TG) |
| 2.4.8 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.4.9 氮气/氩气物理吸脱附 |
| 2.4.10 氢气程序升温还原(H_2-TPR) |
| 2.4.11 程序升温脱附(TPD) |
| 2.4.12 分散度测试(H_2-Titration) |
| 2.4.13 Zeta电位 |
| 2.4.14 密度泛函理论计算(DFT) |
| 2.5 催化剂反应性能评价 |
| 2.5.1 CO_2加氢反应装置 |
| 2.5.2 产物分析方法 |
| 3 ZrO_2载体促进Co基催化剂高效催化CO_2甲烷化反应 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 催化剂的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 催化剂的活性及稳定性评价 |
| 3.3.2 Co/ZrO_2和Co/Al_2O_3催化剂的晶体结构及物化性质 |
| 3.3.3 催化剂的还原能力 |
| 3.3.4 催化剂的化学状态 |
| 3.3.5 Co-ZrO_2界面相的形成 |
| 3.3.6 催化剂对反应物及产物分子的吸附能力 |
| 3.3.7 DFT理论计算 |
| 3.3.8 催化剂的失活 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 有机酸辅助制备高分散Co/ZrO_2催化剂 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 催化剂的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 有机酸辅助制备高分散Co/ZrO_2催化剂的普适性规律 |
| 4.3.2 柠檬酸与钴离子的络合效应 |
| 4.3.3 柠檬酸辅助制备提高Co/ZrO_2催化剂金属分散度 |
| 4.3.4 柠檬酸辅助制备高分散Co/ZrO_2催化剂的CO_2甲烷化反应性能 |
| 4.3.5 柠檬酸辅助制备高分散Co/ZrO_2催化剂的还原能力 |
| 4.3.6 柠檬酸辅助制备高分散Co/ZrO_2催化剂的CO_2吸附能力 |
| 4.3.7 柠檬酸辅助制备高分散Co/ZrO_2催化剂金属与载体的化学状态 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 ZIF-67热解制备Co基催化剂并用于CO_2甲烷化反应 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 催化剂的制备 |
| 5.2.1 不同形貌ZIF-67的合成 |
| 5.2.2 Co基催化剂的制备 |
| 5.2.3 Co/AC催化剂的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 ZIF-67的形貌及结构特性 |
| 5.3.2 催化剂的化学状态及CO_2吸附性能 |
| 5.3.3 催化剂的CO_2甲烷化反应性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 不同晶型TiO_2对Co/TiO_2催化剂的CO_2加氢反应机理及产物选择性的影响 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 催化剂的制备 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 不同晶型TiO_2为载体的Co/TiO_2催化剂CO_2加氢反应性能 |
| 6.3.2 Co/TiO_2催化剂的结构特性及还原能力 |
| 6.3.3 Co/TiO_2催化剂的CO和CO_2吸附性能 |
| 6.3.4 In situ DRIFT探究反应活性中间物种及反应路径 |
| 6.3.5 Zr、K和Cs改性后催化剂的结构特性和还原能力 |
| 6.3.6 Zr、K和Cs改性调节催化剂的CO吸附能力和表面C/H比例 |
| 6.3.7 Zr、K和Cs改性后催化剂的CO_2加氢反应性能 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 本论文创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A Fe-Co-Zr纤维状催化剂用于CO_2加氢合成C_2~=-C_4~=烯烃 |
| A1.1 前言 |
| A1.2 催化剂的制备 |
| A1.2.1 Fe-Co-Zr纤维状催化剂的制备 |
| A1.2.2 FeCo/ZrO_2催化剂的制备 |
| A1.3 结果与讨论 |
| A1.3.1 催化剂形貌及元素分布 |
| A1.3.2 催化剂的孔道结构及还原能力 |
| A1.3.3 催化剂的CO_2加氢制烯烃反应性能 |
| A1.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）甲烷合成与转化的抗积碳、抗烧结催化剂研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 甲烷合成的研究进展 |
| 1.2.1 煤制天然气简介 |
| 1.2.2 CO甲烷化反应体系的热力学分析 |
| 1.2.3 CO甲烷化反应的机理 |
| 1.2.4 CO甲烷化催化剂 |
| 1.3 甲烷转化的研究进展 |
| 1.3.1 甲烷的直接转化反应 |
| 1.3.2 甲烷水蒸汽/CO_2重整反应 |
| 1.3.3 甲烷部分氧化反应 |
| 1.3.3.1 甲烷部分氧化反应体系的热力学分析 |
| 1.3.3.2 甲烷部分氧化反应的机理 |
| 1.3.3.3 甲烷部分氧化反应催化剂 |
| 1.4 甲烷化和甲烷部分氧化反应中的催化剂失活 |
| 1.4.1 积碳 |
| 1.4.2 烧结 |
| 1.5 抗积碳和抗烧结催化剂研究进展 |
| 1.5.1 抗积碳催化剂研究进展 |
| 1.5.2 抗烧结催化剂研究进展 |
| 1.6 论文研究的思路和主要内容 |
| 参考文献 |
| 笫二章 实验部分 |
| 2.1 实验所用的化学药品 |
| 2.2 催化剂的制备 |
| 2.2.1 用于干甲烷化反应中的Ni/MgAl_2O_4催化剂的制备 |
| 2.2.2 用于干甲烷化反应中的Au-Ni/MgAl_2O_4催化剂的制备 |
| 2.2.3 用于干甲烷化反应的Ni_xMg_(1-x)Al_2O_4催化剂的制备 |
| 2.2.4 用于甲烷部分氧化反应的Pt/MgAl_2O_4和Rh/MgAl_2O_4催化剂的制备 |
| 2.3 催化性能测试 |
| 2.3.1 干甲烷化反应中衡量催化剂性能的各参数的计算公式 |
| 2.3.2 甲烷部分氧化反应中衡量催化剂性能的各参数的计算公式 |
| 2.4 催化剂的表征方法 |
| 2.4.1 氮气物理吸附 |
| 2.4.2 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES) |
| 2.4.3 X射线衍射(XRD) |
| 2.4.4 电镜(SEM、TEM和STEM) |
| 2.4.5 程序升温还原(TPR) |
| 2.4.6 程序升温加氢(TPH) |
| 2.4.7 CO程序升温表面反应(CO-TPSR) |
| 2.4.8 程序升温脱附(TPD) |
| 2.4.9 H_2脉冲吸附 |
| 2.4.10 热重(TG) |
| 2.4.11 拉曼(Raman) |
| 2.4.12 X射线光电子能谱(XPS) |
| 第三章 负载型Ni/MgAl_2O_4催化剂在干甲烷化反应中的催化性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 催化剂制备 |
| 3.3 甲烷化反应的热力学分析 |
| 3.4 Ni/MgAl_2O_4催化剂的结构及Ni/MgAl_2O_4在干甲烷化中的催化性能 |
| 3.4.1 Ni/MgAl_2O_4-E和Ni/MgAl_2O_4-W催化剂的结构比较 |
| 3.4.1.1 催化剂的物理化学性质 |
| 3.4.1.2 催化剂晶相结构分析 |
| 3.4.2 Ni/MgAl_2O_4-E和Ni/MgAl_2O_4-W在干甲烷化中的催化性能比较 |
| 3.5 Ni/MgAl_2O_4-E在不同氢碳比合成气甲烷化中的反应性能 |
| 3.6 Ni/MgAl_2O_4-E在不同空速下的干甲烷化反应中的性能 |
| 3.7 Ni/MgAl_2O_4-E催化剂的长时间稳定性研究 |
| 3.7.1 长时间稳定性测试结果 |
| 3.7.2 不同稳定性测试时间后的催化剂的结构分析 |
| 3.7.2.1 催化剂晶相结构分析 |
| 3.7.2.2 催化剂的形貌和粒径分析 |
| 3.7.2.3 催化剂中镍含量分析 |
| 3.7.2.4 催化剂积碳定量分析 |
| 3.8 结果分析与讨论 |
| 3.9 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 Au-Ni/MgAl_2O_4催化剂在干甲烷化反应中的催化性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 催化剂制备 |
| 4.3 Au-Ni/MgAl_2O_4催化剂在干甲烷化反应中的催化性能 |
| 4.3.1 活性和选择性 |
| 4.3.2 稳定性 |
| 4.4 催化剂的结构表征 |
| 4.4.1 催化剂的基本物理化学性质 |
| 4.4.2 催化剂粒径分析 |
| 4.4.3 Au与Ni之间的相互作用分析 |
| 4.4.4 催化剂上的积碳分析 |
| 4.5 结果分析与讨论 |
| 4.6 小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 Ni_xMg_(1-x)Al_2O_4催化剂在干甲烷化反应中的催化性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 催化剂制备 |
| 5.3 镍含量对Ni_xMg_(1-x)Al_2O_4的结构和对Ni_xMg_(1-x)Al_2O_4在干甲烷化反应中的性能的影响 |
| 5.3.1 镍含量对Ni_xMg_(1-x)Al_2O_4催化剂在干甲烷化反应中的催化性能的影响 |
| 5.3.2 不同镍含量的Ni_xMg_(1-x)Al_2O_4催化剂结构 |
| 5.4 焙烧温度对Ni_(0.1)Mg_(0.9)Al_2O_4催化剂结构的影响 |
| 5.5 Ni_(0.1)Mg_(0.9)Al_2O_4催化剂在干甲烷化反应中的性能研究 |
| 5.5.1 循环焙烧、还原对催化剂结构的影响 |
| 5.5.2 Ni_(0.1)Mg_(0.9)Al_2O_4与Ni/Al_2O_3在干甲烷化反应中的催化性能对比 |
| 5.5.3 Ni_(0.1)Mg_(0.9)Al_2O_4与Ni/Al_2O_3在干甲烷化反应中的稳定性对比 |
| 5.5.4 反应前后催化剂的结构表征 |
| 5.5.5 Ni_(0.1)Mg_(0.9)Al_2O_4-FR和Ni/Al_2O_3-FR催化剂的构效关系分析 |
| 5.6 小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 负载型Pt/MgAl_2O_4和Rh/MgAl_2O_4催化剂在甲烷部分氧化反应中的催化性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 催化剂制备 |
| 6.3 甲烷部分氧化反应的热力学分析 |
| 6.4 Pt/MgAl_2O_4催化剂在甲烷部分氧化反应中的催化性能研究 |
| 6.4.1 MgAl_2O_4的合成方法对Pt/MgAl_2O_4催化剂在甲烷部分氧化反应中的催化性能的影响 |
| 6.4.2 Pt/MgAl_2O_4-HS催化剂的长时间催化稳定性研究 |
| 6.4.3 Pt/MgAl_2O_4-HS和Pt/MgAl_2O_4-CP催化剂的结构比较 |
| 6.4.4 Pt/MgAl_2O_4-HS的催化性能结果和空白反应实验结果 |
| 6.4.5 甲烷部分氧化的反应途径探索 |
| 6.4.6 Pt/MgAl_2O_4催化剂的构效关系分析 |
| 6.5 Rh/MgAl_2O_4催化剂在甲烷部分氧化反应中的性能初探 |
| 6.5.1 Rh/MgAl_2O_4催化剂在甲烷部分氧化反应中的催化性能 |
| 6.5.2 Rh/MgAl_2O_4催化剂的结构 |
| 6.6 小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文和其它的研究成果 |
| 致谢 |
四、甲烷在Rh/SiO_2催化剂表面解离的红外光谱研究（论文参考文献）
- [1]等离子体制备掺杂型Ni/SiO2催化剂在甲烷干重整的应用及动力学研究[D]. 贾显枝. 西北大学, 2021(12)
- [2]Cu基催化剂上合成气合成C2物种反应中羟基作用的理论研究[D]. 李晨阳. 太原理工大学, 2021
- [3]利用金属氢化物与CO2制备氢气和低烃燃料的研究[D]. 赵娟. 扬州大学, 2021(02)
- [4]负载型钴基催化剂的结构调控及其费托反应性能研究[D]. 方雪瑾. 江南大学, 2021(01)
- [5]单原子催化甲烷直接转化的研究进展[J]. 刘华,刘晓艳,王爱琴,张涛. 中国科学:化学, 2021(02)
- [6]费托合成钴基催化剂表面基元反应的研究[D]. 徐虹. 中国科学技术大学, 2021(06)
- [7]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
- [8]甲烷干重整催化剂的设计及其在工业尾气转化中的应用研究[D]. 田井清. 华东师范大学, 2020(11)
- [9]Co基催化剂制备及其CO2加氢转化性能研究[D]. 李文慧. 大连理工大学, 2019(06)
- [10]甲烷合成与转化的抗积碳、抗烧结催化剂研究[D]. 王芬. 厦门大学, 2019(02)