谭鹏甲
,
高志华
,
沈朝峰
,
杜亚丽
,
李晓东
,
黄伟
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60171-6
采用表面活性剂辅助共沉淀法制备了Ni-Mg-Al固体碱催化剂并用于CH4-CO2重整反应，探讨了表面活性剂对Ni(111)， Ni(200)晶面的择优取向作用，在800°C下比较了不同表面活性剂制备的催化剂的催化性能，详细考察了CTAB制备的催化剂CB-LDO在不同反应温度下的催化活性和稳定性。采用红外光谱、X射线衍射、程序升温还原、X射线光电子能谱、高分辨透射电镜和程序升温氧化等表征手段分析了催化剂的活性、稳定性和失活原因。结果表明，四丙基氢氧化铵(TPAOH)促进Ni(200)的生长，而聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(P123)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)抑制Ni(200)晶面的生长；Ni(200)的结晶程度对CH4的活化起到关键的作用，催化剂CB-LDO在高温下反应会发生晶型的转化， Ni(200)晶面由于反应过程中生成NiAl2O4尖晶石而得到缓慢释放，使催化剂的活性得以维持较高的水平。
关键词:
表面活性剂
,
共沉淀法
,
镍
,
镁铝氧化物
,
甲烷
,
二氧化碳
,
重整
仙存妮
,
王少飞
,
孙春文
,
李泓
,
陈晓惠
,
陈立泉
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(11)60466-X
制备了一种新型Ni掺杂多层纳米结构牡丹花状CeO2材料,研究了其催化性能,同时与Ni负载牡丹花状CeO2样品进行了比较.结果表明,Ni掺杂CeO2样品具有纳米晶粒和开放的介孔结构,特殊的形貌使其在CO氧化和甲烷部分氧化反应中具有独特的催化特性.Ni掺杂后,CeO2中产生了多余氧空位,同时其氧化还原活性也增强,其在CO氧化反应中的催化活性明显高于纯CeO2和Ni负载CeO2样品；在甲烷部分氧化反应中,牡丹花状CeO2负载3 atm％ Ni催化剂样品上甲烷转化率高于所有Ni掺杂的催化剂样品.但是在Ni负载型催化剂和花状CeO2催化剂上,甲烷的起始转化温度为400℃,而5.7 atm％Ni的掺杂使其降至340℃.
关键词:
纳米结构氧化铈
,
镍
,
一氧化碳
,
氧化
,
甲烷
,
部分氧化
M. Y. Lee
,
J. S. Nam
,
J. H. Seo
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61071-3
采用射频热等离子体制备了Ni含量为50 mol%的Ni-CeO2催化剂，考察了其在甲烷部分氧化反应中的催化活性.在催化剂制备过程中，采用板功率为52 kVA的射频等离子体火炬将Ni(直径约5μm)和CeO2粉末(直径约200 nm)混合物同时加热，粉末添加速率约为120 g/h. X射线衍射和透射电镜表征结果表明，所用前驱体形成了高结晶的CeO2载体，其表面Ni颗粒的粒径较小(<50 nm).在常压、500 oC以上、反应物中CH4：O2=2：1(摩尔比)，并用Ar稀释的条件下考察了所制样品的甲烷部分氧化反应性能.结果表明，尽管所制样品中Ni含量较高(~50 mol%)，但在550 oC反应24 h后，甲烷转化率为70%以上， CO和H2选择性大于90%，有少量积碳.然而，在750 oC反应24 h时，催化剂表面形成了丝状碳，甲烷转化率升至90%以上.
关键词:
射频热等离子体
,
甲烷
,
部分氧化
,
镍催化剂
,
氧化铈
,
积碳
韩宝斋
,
杨扬
,
许妍妍
,
U. J. Etim
,
乔柯
,
许本静
,
阎子峰
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61097-X
目前，天然气转化为高附加值化工产品的应用越来越受到人们关注.甲烷作为天然气的主要成分，其转化和应用是天然气化工领域的重要研究方向.而甲烷直接氧化制甲醇长久以来一直是研究重点.甲烷直接氧化制甲醇与传统的甲烷二步法间接转化相比，有节能和工艺简化的突出特点.然而，甲醇直接氧化制甲醇过程所面临的主要问题有：(1)甲烷分子的活化能很高，需要苛刻的操作条件才能活化参与反应；(2)反应进行的程度难以控制，生成的甲醇会进一步被氧化生成较多副产物，大大降低甲醇收率.因此，高效活化甲烷分子和抑制甲醇深度氧化是促进该过程工业化的重要研究内容.本文主要论述了非均相、气相均相和液相体系中甲烷直接氧化制甲醇的研究进展.在甲烷非均相氧化过程中，采用过渡金属氧化物作为催化剂在高温条件下催化甲烷部分氧化反应，其中，钼系和铁系催化剂的研究最为广泛.研究表明， MoO3可作为催化剂的主要活性组分，尤以 MoO3/Ga2O3催化剂性能最好，得到甲醇收率最高.在铁系催化剂中， Fe-ZSM-5 ；催化反应的甲醇选择性和收率都相对较高；但是每次反应后催化剂都需要重新活化，这种间歇性操作会增加成本，不利于工业化应用.总之，甲烷的非均相氧化过程存在易形成金属聚集体、催化剂选择性低以及甲醇收率低(5%)等问题，需要深入系统地研究解决.然而，与非均相氧化过程相比，操作较为简单的甲烷气相均相氧化作为目前最有工业前景的过程受到越来越多关注.在此过程中，影响反应的主要因素有反应器、反应条件(反应压力、反应温度和反应时间等)以及添加的介质等.反应器的特殊设计需要考虑的方面有反应产物的分离与转移、反应热的移除以有效提高甲烷的转化率，比如膜反应器对物质的分离作用.反应压力对反应过程的影响较为复杂.基于动力学因素，提高反应压力可以较大幅度地增加甲醇收率，同时最佳反应温度降低，但是，当压力高于8.0 MPa时，设备成本消耗大幅增加.另外，研究表明，进料中加入 NOx作为添加介质可以提高甲烷转化率和甲醇选择性，同时降低初始反应温度.与前两个氧化体系相比，液相均匀氧化过程能够获得较高的甲烷转化率与甲醇选择性.但是液相体系中强腐蚀性介质的使用增加了设备成本，阻碍了该过程工业化的应用进程.因此，促进液相体系工业化的关键就是开发绿色高效的催化剂.
关键词:
甲烷
,
直接氧化
,
甲醇
,
多相氧化
,
气相均相氧化
,
液相催化氧化
