基于殼聚糖、甘油類生物質(zhì)制氫催化劑的研究.pdf

1、生物質(zhì)制氫是當(dāng)今新能源開發(fā)領(lǐng)域的重要課題之一,具有很廣泛的發(fā)展前景。目前的研究中,無論是生物質(zhì)氣化熱裂解制氫,還是其衍生物蒸汽重整制氫,都需要較高的反應(yīng)溫度,能源消耗大,降低了能源利用率及經(jīng)濟(jì)效益。本文從兩個方向出發(fā)研究生物質(zhì)制氫,一方面對自然界中含量豐富的殼聚糖進(jìn)行催化熱裂解制氫研究,選取了多種金屬氧化物與硝酸鹽作為催化劑,使用熱分析技術(shù)來尋找能夠降低殼聚糖裂解溫度并加速其分解的催化劑;另一方面,對生物柴油工程的主要副產(chǎn)物甘油進(jìn)行催化

2、蒸汽重整制氫研究,選用催化效率高、相對廉價的Ni基催化劑,尋找能夠在較低溫度下提高其催化活性的載體,在此基礎(chǔ)上制備復(fù)合載體負(fù)載及第二金屬改性的Ni基催化劑,篩選出較低溫度下具有高催化活性及穩(wěn)定性的甘油重整制氫催化劑,采用XRD、N2物理吸附、TEM、H2-TPR等手段對催化劑進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和性質(zhì)表征。實驗結(jié)果如下:
　　1.對殼聚糖熱裂解過程,添加金屬氧化物如五氧化二釩及金屬鹽如硝酸銅、硝酸鎳等催化劑能明顯加快殼聚糖的裂解速率,降低其

3、熱分解溫度,是良好的殼聚糖熱裂解制氫催化劑。
　　2.采用共沉淀和等體積浸漬法制備了CeO2,Al2O3及MgO負(fù)載Ni催化劑,考察了Ni基催化劑在較低溫度下對甘油蒸汽重整制氫反應(yīng)的催化性能。結(jié)果表明,Al2O3具有較高的比表面積與孔體積,使得Ni/Al2O3催化劑在500 oC時有著相對較高的甘油轉(zhuǎn)化率85.7％;而Ni/CeO2催化劑具有更好的低溫催化活性與穩(wěn)定性,400 oC下20h反應(yīng)后催化劑的活性幾乎沒有下降。堿性氧化物

4、載體CeO2,MgO比酸性氧化物載體Al2O3更有利于抑制CO和CH4的生成。
　　3.制備了Al2O3與活性炭(AC)摻雜CeO2負(fù)載的Ni催化劑。發(fā)現(xiàn),Al2O3具有分散CeO2及Ni粒子的作用,從而提高了Ni催化劑的活性,其中以Ni/CeO2-25%Al2O3的催化活性最好,400oC下反應(yīng)甘油轉(zhuǎn)化率及氫氣產(chǎn)率分別達(dá)到90%和88%。AC的添加也可在一定程度上提高Ni/CeO2催化劑的活性,當(dāng)載體中AC與CeO2的質(zhì)量比為9

5、:1時,所得催化劑活性最高,400 oC下反應(yīng)甘油的轉(zhuǎn)化率及氫氣產(chǎn)率分別達(dá)到93%與89%。適量Al2O3及AC的添加沒有降低Ni/CeO2催化劑的穩(wěn)定性。
　　4.通過添加Fe,Co,Cu等金屬制備了Ni-M/CeO2-25%Al2O3雙金屬催化劑。結(jié)果表明,添加一定比例的金屬 Co可提高催化劑的甘油重整反應(yīng)活性,其中以 Ni-40%Co/CeO2-25%Al2O3的活性最好,然而Ni與Co沒有起到相互穩(wěn)定的作用,20h的反應(yīng)后