介孔Ni-MgO催化水蒸氣重整生物質(zhì)發(fā)酵物制氫的研究.pdf

1、本文利用介孔Ni/MgO催化劑催化水蒸氣重整生物質(zhì)發(fā)酵物制氫，對(duì)單組分模型物（丙酮、丁醇、乙醇）及多組分模型物（丙酮-丁醇-乙醇=3/6/1，質(zhì)量比）的重整反應(yīng)進(jìn)行對(duì)比性研究?？疾炝朔磻?yīng)溫度(400～600℃)和反應(yīng)物組成（水碳比S/C=20）對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率及氫氣產(chǎn)率的影響，以確定單組分與多組分模型物在Ni基催化劑上的轉(zhuǎn)化行為。并利用程序升溫脫附(TPD)，表面反應(yīng)(TPSR)和原位紅外漫反射(DRIFTS)等手段，研究了丁醇在Ni基催

2、化劑上的表面反應(yīng)行為，對(duì)水蒸氣重整丁醇的反應(yīng)歷程進(jìn)行了推測(cè)。為進(jìn)一步研究真實(shí)生物質(zhì)發(fā)酵物在Ni催化劑上的反應(yīng)行為，提供了基礎(chǔ)認(rèn)知。
　　結(jié)果表明，水蒸氣重整單/多組分模型物過(guò)程中，隨著反應(yīng)溫度的提高，反應(yīng)物和中間產(chǎn)物（主要為C2H4，CO，CH4）的重整程度得到了改善。當(dāng)反應(yīng)溫度較低時(shí)(400℃)，單組分反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化活性順序?yàn)?乙醇＞丙酮＞丁醇。這說(shuō)明，反應(yīng)物分子尺寸越大，越難于在Ni基催化劑上進(jìn)行轉(zhuǎn)化。然而，單組分反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為C

3、Ox和H2效率的遞減順序?yàn)?丁醇＞丙酮＞乙醇。這主要與重整乙醇過(guò)程中，平行反應(yīng)在Ni活性位上的競(jìng)爭(zhēng)有關(guān)。對(duì)于重整丙酮反應(yīng)，丙酮分子既作為反應(yīng)物同時(shí)又是催化劑積碳的前驅(qū)體。重整過(guò)程中產(chǎn)生的積碳，會(huì)覆蓋催化劑的Ni活性位點(diǎn)，導(dǎo)致Ni活性位點(diǎn)減少，最終使催化劑重整丙酮反應(yīng)的活性降低。
　　相比于重整乙醇反應(yīng)，在水蒸氣重整多組分化合物（丙酮-丁醇-乙醇）中，乙醇的轉(zhuǎn)化率降低。但隨反應(yīng)溫度的升高，乙醇轉(zhuǎn)化率降低的程度逐漸減弱。為探究乙醇轉(zhuǎn)化

4、率降低的原因，在相同的反應(yīng)條件下，又分別對(duì)乙醇-丁醇、乙醇-丙酮進(jìn)行了水蒸氣重整實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，乙醇的轉(zhuǎn)化率均下降。因此得出結(jié)論，丁醇或丙酮的加入，使乙醇的水蒸氣重整反應(yīng)受阻。
　　另外，利用TPD，TPSR和DRIFTS等表征手段，探究了Ni基催化劑上水蒸氣重整丁醇的反應(yīng)歷程。結(jié)果表明，水蒸氣重整丁醇的過(guò)程中，丁醛是重要的中間體，其來(lái)源于丁醇的脫氫反應(yīng)。并且，丁醛可逐步分解得到最終產(chǎn)物，也可被氧化為丁酸，經(jīng)再次氧化生成碳酸鹽，直