助剂对NiMgAl催化剂的结构和甲烷二氧化碳重整反应性能的影响

郭章龙 黄丽琼 储伟 罗仕忠

引用本文: 郭章龙, 黄丽琼, 储伟, 罗仕忠. 助剂对NiMgAl催化剂的结构和甲烷二氧化碳重整反应性能的影响[J]. 物理化学学报, 2014, 30(4): 723-728. doi: 10.3866/PKU.WHXB201402242 shu
Citation:  GUO Zhang-Long, HUANG Li-Qiong, CHU Wei, LUO Shi-Zhong. Effects of Promoter on NiMgAl Catalyst Structure and Performance for Carbon Dioxide Reforming of Methane[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(4): 723-728. doi: 10.3866/PKU.WHXB201402242 shu

助剂对NiMgAl催化剂的结构和甲烷二氧化碳重整反应性能的影响

  • 基金项目:

    国家重点基础研究规划项目(973)(2011CB201202)资助 

摘要:

向担载镍基催化剂NiMgAl 中添加助剂(Co,Ir 或Pt)制备了三种助剂促进型催化剂,通过氢气程序升温还原(H2-TPR),CO2/CH4程序升温表面反应(CO2/CH4-TPSR)和CO2程序升温脱附(CO2-TPD)等方法对催化剂进行表征. 助剂对催化剂性能的影响通过甲烷干重整实验进行评价. 添加少量的Pt 或Ir 助剂可以降低Ni 活性组分的还原温度和提高反应性能. 添加助剂的样品与原始NiMgAl催化剂相比能够降低反应的活化能,添加Co或Ir 助剂的催化剂与NiMgAl 催化剂相比活化能有了明显的降低. NiMgAl 催化剂的活化能为51.8 kJ·mol-1,添加Pt 助剂的NiPtMgAl 催化剂活化能降至26.4 kJ·mol-1. NiMgAl 催化剂中添加Pt 助剂制备的催化剂具有较好的催化活性和较低的活化能. CH4-TPSR和CO2-TPSR结果表明添加Pt 助剂可以在更低的温度下(与NiMgAl催化剂相比)提高CH4的活化能力,并在催化剂表面形成更多的碳物种. CO2-TPD结果显示,添加助剂的催化剂与NiMgAl样品相比在反应温度区间内增加了CO2的吸附/脱附量.

English

    1. [1]

      (1) Wang, Q.; Luo, J. Z.; Zhong, Z. Y.; Borgna, A. Energ. Environ. Sci. 2011, 4, 42. doi: 10.1039/c0ee00064g

      (1) Wang, Q.; Luo, J. Z.; Zhong, Z. Y.; Borgna, A. Energ. Environ. Sci. 2011, 4, 42. doi: 10.1039/c0ee00064g

    2. [2]

      (2) Chu,W.; Ran, M. F.; Zhang, X.;Wang, N.;Wang, Y. F.; Xie, H. P.; Zhao, X. S. J. Energy Chem. 2013, 22, 136. doi: 10.1016/S2095-4956(13)60018-2(2) Chu,W.; Ran, M. F.; Zhang, X.;Wang, N.;Wang, Y. F.; Xie, H. P.; Zhao, X. S. J. Energy Chem. 2013, 22, 136. doi: 10.1016/S2095-4956(13)60018-2

    3. [3]

      (3) Hansen, J.; Sato, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004, 101, 16109. doi: 10.1073/pnas.0406982101(3) Hansen, J.; Sato, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004, 101, 16109. doi: 10.1073/pnas.0406982101

    4. [4]

      (4) von der Assen, N.; Jung, J.; Bardow, A. Energ. Environ. Sci. 2013, 6, 2721. doi: 10.1039/c3ee41151f(4) von der Assen, N.; Jung, J.; Bardow, A. Energ. Environ. Sci. 2013, 6, 2721. doi: 10.1039/c3ee41151f

    5. [5]

      (5) Serrano-Ruiz, J. C.; Dumesic, J. A. Energ. Environ. Sci. 2011, 4, 83. doi: 10.1039/c0ee00436g(5) Serrano-Ruiz, J. C.; Dumesic, J. A. Energ. Environ. Sci. 2011, 4, 83. doi: 10.1039/c0ee00436g

    6. [6]

      (6) Ashcroft, A. T.; Cheetham, A. K.; Green, M. L. H.; Vernon, P. D. F. Nature 1991, 352, 225. doi: 10.1038/352225a0(6) Ashcroft, A. T.; Cheetham, A. K.; Green, M. L. H.; Vernon, P. D. F. Nature 1991, 352, 225. doi: 10.1038/352225a0

    7. [7]

      (7) Ramos, L.; Zeppieri, S. Fuel 2013, 110, 141. doi: 10.1016/j.fuel.2012.12.045(7) Ramos, L.; Zeppieri, S. Fuel 2013, 110, 141. doi: 10.1016/j.fuel.2012.12.045

    8. [8]

      (8) Chu,W.;Wang, L. N.; Chernavsk, P. A.; Khodakov, A. Y. Angew. Chew. Int. Edit. 2008, 47, 5052. doi: 10.1002/anie.v47:27(8) Chu,W.;Wang, L. N.; Chernavsk, P. A.; Khodakov, A. Y. Angew. Chew. Int. Edit. 2008, 47, 5052. doi: 10.1002/anie.v47:27

    9. [9]

      (9) Ha, K. S.; Bae, J.W.;Woo, K. J.; Jun, K.W. Environ. Sci. Technol. 2010, 44, 1412. doi: 10.1021/es902784x(9) Ha, K. S.; Bae, J.W.;Woo, K. J.; Jun, K.W. Environ. Sci. Technol. 2010, 44, 1412. doi: 10.1021/es902784x

    10. [10]

      (10) Wang, N.; Chu,W.; Zhang, T.; Zhao, X. S. Chem. Eng. J. 2011, 170, 457. doi: 10.1016/j.cej.2010.12.042(10) Wang, N.; Chu,W.; Zhang, T.; Zhao, X. S. Chem. Eng. J. 2011, 170, 457. doi: 10.1016/j.cej.2010.12.042

    11. [11]

      (11) Aldashukurova, G. B.; Mironenko, A. V.; Mansurov, Z. A.; Shikina, N. V.; Yashnik, S. A.; Kuznetsov, V. V.; Ismagilov, Z. R. J. Energy Chem. 2013, 22, 811. doi: 10.1016/S2095-4956(13)60108-4(11) Aldashukurova, G. B.; Mironenko, A. V.; Mansurov, Z. A.; Shikina, N. V.; Yashnik, S. A.; Kuznetsov, V. V.; Ismagilov, Z. R. J. Energy Chem. 2013, 22, 811. doi: 10.1016/S2095-4956(13)60108-4

    12. [12]

      (12) Zhang, J. G.;Wang, H.; Dalai, A. K. J. Catal. 2007, 249, 300 300. doi: 10.1016/j.jcat.2007.05.004(12) Zhang, J. G.;Wang, H.; Dalai, A. K. J. Catal. 2007, 249, 300 300. doi: 10.1016/j.jcat.2007.05.004

    13. [13]

      (13) Crisafulli, C.; Scire, S.; Minico, S.; Solarino, L. Appl. Catal. AGen. 2002, 225, 1. doi: 10.1016/S0926-860X(01)00585-3(13) Crisafulli, C.; Scire, S.; Minico, S.; Solarino, L. Appl. Catal. AGen. 2002, 225, 1. doi: 10.1016/S0926-860X(01)00585-3

    14. [14]

      (14) Meshkani, F.; Rezaei, M. Int. J. Hydrog. Energy 2010, 35, 10295. doi: 10.1016/j.ijhydene.2010.07.138(14) Meshkani, F.; Rezaei, M. Int. J. Hydrog. Energy 2010, 35, 10295. doi: 10.1016/j.ijhydene.2010.07.138

    15. [15]

      (15) Chen, Y. G.; Tomishige, K.; Yokoyama, K.; Fujimoto, K. Appl. Catal. A-Gen. 1997, 165, 335. doi: 10.1016/S0926-860X(97)00216-0(15) Chen, Y. G.; Tomishige, K.; Yokoyama, K.; Fujimoto, K. Appl. Catal. A-Gen. 1997, 165, 335. doi: 10.1016/S0926-860X(97)00216-0

    16. [16]

      (16) Jose-Alonso, D. S.; Illan- mez, M. J.; Roman-Martinez, M. C. Int. J. Hydrog. Energy 2013, 38, 2230. doi: 10.1016/j.ijhydene.2012.11.080(16) Jose-Alonso, D. S.; Illan- mez, M. J.; Roman-Martinez, M. C. Int. J. Hydrog. Energy 2013, 38, 2230. doi: 10.1016/j.ijhydene.2012.11.080

    17. [17]

      (17) Pawelec, B.; Damyanova, S.; Arishtirova, K.; Fierro, J. L. G.; Petrov, L. Appl. Catal. A-Gen. 2007, 323, 188. doi: 10.1016/j.apcata.2007.02.017(17) Pawelec, B.; Damyanova, S.; Arishtirova, K.; Fierro, J. L. G.; Petrov, L. Appl. Catal. A-Gen. 2007, 323, 188. doi: 10.1016/j.apcata.2007.02.017

    18. [18]

      (18) Garcia-Dieguez, M.; Pieta, I. S.; Herrera, M. C.; Larrubia, M. A.; Alemany, L. J. J. Catal. 2010, 270, 136. doi: 10.1016/j.jcat.2009.12.010(18) Garcia-Dieguez, M.; Pieta, I. S.; Herrera, M. C.; Larrubia, M. A.; Alemany, L. J. J. Catal. 2010, 270, 136. doi: 10.1016/j.jcat.2009.12.010

    19. [19]

      (19) Huang, T.; Huang,W.; Huang, J.; Ji, P. Fuel Process. Technol. 2011, 92, 1868. doi: 10.1016/j.fuproc.2011.05.002(19) Huang, T.; Huang,W.; Huang, J.; Ji, P. Fuel Process. Technol. 2011, 92, 1868. doi: 10.1016/j.fuproc.2011.05.002

    20. [20]

      (20) Xue,W. J.; Zhang, X. Y.; Li, P.; Liu, Z. T.; Hao, Z. P.; Ma, C. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 1730. [薛雯娟, 张新艳, 李鹏, 刘昭铁, 郝郑平, 麻春艳. 物理化学学报, 2011, 27, 1730.]d oi: 10.3866/PKU.WHXB20110719(20) Xue,W. J.; Zhang, X. Y.; Li, P.; Liu, Z. T.; Hao, Z. P.; Ma, C. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 1730. [薛雯娟, 张新艳, 李鹏, 刘昭铁, 郝郑平, 麻春艳. 物理化学学报, 2011, 27, 1730.]d oi: 10.3866/PKU.WHXB20110719

    21. [21]

      (21) Yao, L.; Zhu, J. Q.; Peng, X. X.; Tong, D. M.; Hu, C.W. Int. J. Hydrog. Energy 2013, 38, 7268. doi: 10.1016/j.ijhydene.2013.02.126(21) Yao, L.; Zhu, J. Q.; Peng, X. X.; Tong, D. M.; Hu, C.W. Int. J. Hydrog. Energy 2013, 38, 7268. doi: 10.1016/j.ijhydene.2013.02.126

    22. [22]

      (22) Wang, L.; Li, D. L.; Koike, M.;Watanable, H.; Xu, Y.; Nakagawa, Y.; Tomishige, K. Fuel 2013, 112, 654. doi: 10.1016/j.fuel.2012.01.073(22) Wang, L.; Li, D. L.; Koike, M.;Watanable, H.; Xu, Y.; Nakagawa, Y.; Tomishige, K. Fuel 2013, 112, 654. doi: 10.1016/j.fuel.2012.01.073

    23. [23]

      (23) Lin,W.W.; Cheng, H. Y.; He, L. M.; Yu, Y. C.; Zhao, F. Y. J. Catal. 2013, 303, 110. doi: 10.1016/j.jcat.2013.03.002(23) Lin,W.W.; Cheng, H. Y.; He, L. M.; Yu, Y. C.; Zhao, F. Y. J. Catal. 2013, 303, 110. doi: 10.1016/j.jcat.2013.03.002

    24. [24]

      (24) de Miguel, S. R.; Vilella, I. M. J.; Maina, S. P.; Jose-Alonso, D. S.; Roman-Martinez, M. C.; Illan- mez, M. J. Appl. Catal. AGen. 2012, 435, 10.(24) de Miguel, S. R.; Vilella, I. M. J.; Maina, S. P.; Jose-Alonso, D. S.; Roman-Martinez, M. C.; Illan- mez, M. J. Appl. Catal. AGen. 2012, 435, 10.

    25. [25]

      (25) El-Temtamy, S. A.; Ghoneim, S. A.; El-Morsy, A. K.; El-Naggar, A. Y.; El-Salamouny, R. A. Petrol Sci. Technol. 2009, 27, 1661. doi: 10.1080/10916460802455897(25) El-Temtamy, S. A.; Ghoneim, S. A.; El-Morsy, A. K.; El-Naggar, A. Y.; El-Salamouny, R. A. Petrol Sci. Technol. 2009, 27, 1661. doi: 10.1080/10916460802455897

    26. [26]

      (26) Yu, X. P.;Wang, N.; Chu,W.; Liu, M. Chem. Eng. J. 2012, 209, 623. doi: 10.1016/j.cej.2012.08.037(26) Yu, X. P.;Wang, N.; Chu,W.; Liu, M. Chem. Eng. J. 2012, 209, 623. doi: 10.1016/j.cej.2012.08.037

    27. [27]

      (27) Li, C. L.; Fu, Y. L.; Bian, G. Z. Acta Phys. -Chim. Sin. 2003, 19, 902. [李春林, 伏义路, 卞国柱. 物理化学学报, 2003, 19, 902.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20031004(27) Li, C. L.; Fu, Y. L.; Bian, G. Z. Acta Phys. -Chim. Sin. 2003, 19, 902. [李春林, 伏义路, 卞国柱. 物理化学学报, 2003, 19, 902.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20031004

    28. [28]

      (28) Qin, Z. Q.; Gao,W. G.;Wang, H.; Han, C.; Guo,W. Chemical Industry and Engineering Progress 2013, 32, 820. [覃志强, 高文桂, 王华, 韩冲, 郭伟. 化工进展, 2013, 32, 820.](28) Qin, Z. Q.; Gao,W. G.;Wang, H.; Han, C.; Guo,W. Chemical Industry and Engineering Progress 2013, 32, 820. [覃志强, 高文桂, 王华, 韩冲, 郭伟. 化工进展, 2013, 32, 820.]

    29. [29]

      (29) Wang, N.; Shen, K.; Yu, X. P.; Qian,W. Z.; Chu,W. Catal. Sci. Technol. 2013, 3, 2278. doi: 10.1039/c3cy00299c

      (29) Wang, N.; Shen, K.; Yu, X. P.; Qian,W. Z.; Chu,W. Catal. Sci. Technol. 2013, 3, 2278. doi: 10.1039/c3cy00299c

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  613
  • 文章访问数:  1034
  • HTML全文浏览量:  16
文章相关
  • 发布日期:  2014-03-31
  • 收稿日期:  2013-12-06
  • 网络出版日期:  2014-02-24
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