Ni-Co双金属催化剂上沼气重整制氢机理

徐军科 沈利红 周伟 马建新

引用本文: 徐军科, 沈利红, 周伟, 马建新. Ni-Co双金属催化剂上沼气重整制氢机理[J]. 物理化学学报, 2011, 27(03): 697-704. doi: 10.3866/PKU.WHXB20110309 shu
Citation:  XU Jun-Ke, SHEN Li-Hong, ZHOU Wei, MA Jian-Xin. Mechanism of Biogas Reforming for Hydrogen Production over Ni-Co Bimetallic Catalyst[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2011, 27(03): 697-704. doi: 10.3866/PKU.WHXB20110309 shu

Ni-Co双金属催化剂上沼气重整制氢机理

  • 基金项目:

    科技部国际合作重点项目(2007DFC61690) (2007DFC61690)

    汉高同济教席(081591)资助 (081591)

摘要:

用传统湿式浸渍法制备了La2O3掺杂的商业γ-Al2O3负载的沼气重整催化剂Ni-Co/La2O3-γ-Al2O3, 并用程序升温加氢(TPH)、程序升温氧化(TPO)、程序升温表面反应(TPSR)、程序升温脱附(TPD)及脉冲实验对催化剂进行了表征. 结果表明, 沼气重整过程中Ni-Co/La2O3-γ-Al2O3催化剂上的表面碳物种主要来源于CH4的裂解, CO2的贡献很小. CH4裂解能够产生三种活性不同的碳物种, 即Cα、Cβ与Cγ. 随着反应的进行, Cα物种减小而Cβ与Cγ物种增加, 且Cγ物种能够转变为惰性的石墨碳. 重整反应过程中CH4与CO2的活化能相互促进. 催化剂表面的O物种与C反应生成CO或与CHx反应生成CHxO再分解为CO与吸附态的H物种, 可能是Ni-Co/La2O3-γ-Al2O3催化剂上沼气重整的速率控制步骤.

English

    1. [1]

      (1) Effendi, A.; Hellgardt, K.; Zhang, Z.; Yoshida, G. T. Fuel 2005, 84, 869.

      (1) Effendi, A.; Hellgardt, K.; Zhang, Z.; Yoshida, G. T. Fuel 2005, 84, 869.

    2. [2]

      (2) Duerr, M.; Gair, S.; Cruden, A.; McDonald, J. Int. J. Hydrog. Energy 2007, 32, 705.(2) Duerr, M.; Gair, S.; Cruden, A.; McDonald, J. Int. J. Hydrog. Energy 2007, 32, 705.

    3. [3]

      (3) Purwanto, H.; Akiyama, T. Int. J. Hydrog. Energy 2006, 31, 491.(3) Purwanto, H.; Akiyama, T. Int. J. Hydrog. Energy 2006, 31, 491.

    4. [4]

      (4) Barrai, F.; Jackson, T.; Whitmore, N.; Castaldi, M. J. Catal. Today 2007, 129, 391.(4) Barrai, F.; Jackson, T.; Whitmore, N.; Castaldi, M. J. Catal. Today 2007, 129, 391.

    5. [5]

      (5) Effendi, A.; Zhang, Z. G.; Hellgardt, K.; Hondaa, K.; Yoshida, T. Catal. Today 2002, 77, 181.(5) Effendi, A.; Zhang, Z. G.; Hellgardt, K.; Hondaa, K.; Yoshida, T. Catal. Today 2002, 77, 181.

    6. [6]

      (6) Yentekakis, I. V.; Papadam, T.; ula, G. Solid State Ionics 2008, 179, 1521.(6) Yentekakis, I. V.; Papadam, T.; ula, G. Solid State Ionics 2008, 179, 1521.

    7. [7]

      (7) Ashrafi, M.; Pr?ll, T.; Pfeifer, C.; Hofbauer, H. Energ. Fuel 2008, 22, 4182.(7) Ashrafi, M.; Pr?ll, T.; Pfeifer, C.; Hofbauer, H. Energ. Fuel 2008, 22, 4182.

    8. [8]

      (8) Ashrafi, M.; Pfeifer, C.; Pröll, T.; Hofbauer, H. Energ. Fuel 2008, 22, 4190.(8) Ashrafi, M.; Pfeifer, C.; Pröll, T.; Hofbauer, H. Energ. Fuel 2008, 22, 4190.

    9. [9]

      (9) Chun, Y. N.; Song, H. W.; Kim, S. C.; Lim, M. S. Energ. Fuel 2008, 22, 123.(9) Chun, Y. N.; Song, H. W.; Kim, S. C.; Lim, M. S. Energ. Fuel 2008, 22, 123.

    10. [10]

      (10) Barrai, F.; Jackson, T.; Whitmore, N.; Castaldi, M. J. Catal. Today 2007, 129, 391.(10) Barrai, F.; Jackson, T.; Whitmore, N.; Castaldi, M. J. Catal. Today 2007, 129, 391.

    11. [11]

      (11) Muradov, N.; Smith, F. Energ. Fuel 2008, 22, 2053.(11) Muradov, N.; Smith, F. Energ. Fuel 2008, 22, 2053.

    12. [12]

      (12) Xu, J. K.; Ren, K. W.; Wang, X. L.; Zhou, W.; Pan, X. M.; Ma, J. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24, 1568.(12) Xu, J. K.; Ren, K. W.; Wang, X. L.; Zhou, W.; Pan, X. M.; Ma, J. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24, 1568.

    13. [13]

      [徐军科, 任克威, 王晓蕾, 周 伟, 潘相敏, 马建新. 物理化学学报, 2008, 24, 1568.][徐军科, 任克威, 王晓蕾, 周 伟, 潘相敏, 马建新. 物理化学学报, 2008, 24, 1568.]

    14. [14]

      (13) Xu, J. K.; Zhou, W.; Li, Z. J.; Wang, J. H.; Ma, J. X. Int. J. Hydrog. Energy 2009, 34, 6646.(13) Xu, J. K.; Zhou, W.; Li, Z. J.; Wang, J. H.; Ma, J. X. Int. J. Hydrog. Energy 2009, 34, 6646.

    15. [15]

      (14) Xu, J. K.; Zhou, W.; Li, Z. J.; Wang, J. H.; Ma, J. X. Int. J. Hydrog. Energy 2010, 35, 13013.(14) Xu, J. K.; Zhou, W.; Li, Z. J.; Wang, J. H.; Ma, J. X. Int. J. Hydrog. Energy 2010, 35, 13013.

    16. [16]

      (15) Xu, J. K.; Zhou, W.; Wang, J. H.; Li, Z. J.; Ma, J. X. Chinese J. Catal. 2009, 30, 1076.(15) Xu, J. K.; Zhou, W.; Wang, J. H.; Li, Z. J.; Ma, J. X. Chinese J. Catal. 2009, 30, 1076.

    17. [17]

      (16) Wang, H. Y.; Au, C. T. Catal. Lett. 1996, 38, 77.(16) Wang, H. Y.; Au, C. T. Catal. Lett. 1996, 38, 77.

    18. [18]

      (17) Wang, H. Y.; Au, C. T. Appl. Catal. A 1997, 155, 239.(17) Wang, H. Y.; Au, C. T. Appl. Catal. A 1997, 155, 239.

    19. [19]

      (18) Kim, G. J.; Cho, D. S.; Kim, K. H.; Kim. J. H.; Catal. Lett. 1994, 28, 41.(18) Kim, G. J.; Cho, D. S.; Kim, K. H.; Kim. J. H.; Catal. Lett. 1994, 28, 41.

    20. [20]

      (19) Zhang, Z. L.; Verykios, X. E. Catal. Lett. 1996, 38, 175.(19) Zhang, Z. L.; Verykios, X. E. Catal. Lett. 1996, 38, 175.

    21. [21]

      (20) Nakamura, J.; Aikawa, K.; Sato, K.; Uchijima, T. Catal. Lett. 1994, 25, 265.(20) Nakamura, J.; Aikawa, K.; Sato, K.; Uchijima, T. Catal. Lett. 1994, 25, 265.

    22. [22]

      (21) Erd?helyi, A.; Fodor, K.; Solymosi, F. Stud. Surf. Sci. Catal. 1997, 107, 525.(21) Erd?helyi, A.; Fodor, K.; Solymosi, F. Stud. Surf. Sci. Catal. 1997, 107, 525.

    23. [23]

      (22) Xu, Z. L. Journal of Jilin Normal University (Natural Science Edition) 2003, 20.(22) Xu, Z. L. Journal of Jilin Normal University (Natural Science Edition) 2003, 20.

    24. [24]

      [徐占林. 吉林师范大学学报: 自然科学版, 2003, 20.][徐占林. 吉林师范大学学报: 自然科学版, 2003, 20.]

    25. [25]

      (23) Bradford, M. C. J.; Vannice, M. A. J.Catal. 1998, 173, 157.(23) Bradford, M. C. J.; Vannice, M. A. J.Catal. 1998, 173, 157.

    26. [26]

      (24) Schuurman, Y.; Marquez-Alvarez, C.; Kroll, V. C. H.; Mirodatos, C. Catal. Today 1998, 46, 185.(24) Schuurman, Y.; Marquez-Alvarez, C.; Kroll, V. C. H.; Mirodatos, C. Catal. Today 1998, 46, 185.

    27. [27]

      (25) Hu, Y. H.; Ruckenstein, E. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 7563.(25) Hu, Y. H.; Ruckenstein, E. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 7563.

    28. [28]

      (26) Chang, J. S.; Park, S. E.; Yoo, J. W.; Park, J. N. J. Catal. 2000, 195, 1.(26) Chang, J. S.; Park, S. E.; Yoo, J. W.; Park, J. N. J. Catal. 2000, 195, 1.

    29. [29]

      (27) Kroll, V. C. H.; Swann, H. M.; Lacombe, S.; Mirodatos, C. J. Catal. 1996, 164, 387.(27) Kroll, V. C. H.; Swann, H. M.; Lacombe, S.; Mirodatos, C. J. Catal. 1996, 164, 387.

    30. [30]

      (28) Osaki, T.; Masuda, H.; Horiuchi, T.; Mori, T. Catal. Lett. 1995, 34, 59.(28) Osaki, T.; Masuda, H.; Horiuchi, T.; Mori, T. Catal. Lett. 1995, 34, 59.

    31. [31]

      (29) Luo, J. Z.; Yu, Z. L.; Ng, C. F.; Au, C. T. J. Catal. 2000, 194, 198.(29) Luo, J. Z.; Yu, Z. L.; Ng, C. F.; Au, C. T. J. Catal. 2000, 194, 198.

    32. [32]

      (30) Darujati, A. R. S.; Thomson, W. J. Chem. Eng. Sci. 2006, 61, 4309.(30) Darujati, A. R. S.; Thomson, W. J. Chem. Eng. Sci. 2006, 61, 4309.

    33. [33]

      (31) Nandini, A.; Pant, K. K.; Dhingra, S. C. Appl. Catal. A 2006, 308, 119.(31) Nandini, A.; Pant, K. K.; Dhingra, S. C. Appl. Catal. A 2006, 308, 119.

    34. [34]

      (32) Tsipouriari, V. A.; Verykios, X. E. Catal. Today 2001, 64, 83.(32) Tsipouriari, V. A.; Verykios, X. E. Catal. Today 2001, 64, 83.

    35. [35]

      (33) Qian, L.; Yan, Z. F. Journal of Fudan University (Natural Science) 2003, 42, 392.(33) Qian, L.; Yan, Z. F. Journal of Fudan University (Natural Science) 2003, 42, 392.

    36. [36]

      [钱 岭, 阎子峰. 复旦学报: 自然科学版, 2003, 42, 392.][钱 岭, 阎子峰. 复旦学报: 自然科学版, 2003, 42, 392.]

    37. [37]

      (34) Zhang, Z. L.; Verykios, X. E. Catal. Today 1994, 21, 589.(34) Zhang, Z. L.; Verykios, X. E. Catal. Today 1994, 21, 589.

    38. [38]

      (35) Guo, J. J.; Lou, H.; Zheng, X. M. Carbon 2007, 45, 1314.

      (35) Guo, J. J.; Lou, H.; Zheng, X. M. Carbon 2007, 45, 1314.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1229
  • 文章访问数:  4032
  • HTML全文浏览量:  34
文章相关
  • 发布日期:  2011-03-03
  • 收稿日期:  2010-09-27
  • 网络出版日期:  2011-01-27
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章