銅基和鋅基二甲醚水蒸氣重整制氫催化劑.pdf

1、日益增長的化石能源消耗不可避免的導致了能源短缺和環(huán)境污染問題，因此，探索和使用新型清潔能源變得越來越重要。作為一種清潔的可再生能源，氫氣符合未來能源的發(fā)展趨勢。二甲醚水蒸氣重整制氫是有效的制氫手段之一，其核心技術是催化劑的開發(fā)。目前用于該反應的催化劑的研究重點在于如何提高催化劑的低溫選擇性、穩(wěn)定性和高溫活性。針對以上問題，本文以γ-Al2O3為固體酸，分別與銅基金屬催化劑和鋅基金屬氧化物催化劑構成復合催化劑，對金屬催化劑和金屬氧化物催化

2、劑做了研究。調變催化劑的組成，采用 BET、XRD、H2-TPR、XAFS、TPD-MS-CH3OH、in-situ FTIR、XPS等技術對催化劑做了詳細表征，并對催化劑的結構和性能進行了關聯(lián)。
　　采用共沉淀法制備了CuAlZn60-xNixO催化劑，考察Ni的摻雜量對催化劑的影響?；钚院头€(wěn)定性測試結果表明，Ni的最佳摻雜量為0.2％，Ni的加入使DME轉化率和氫氣收率均有所提高，催化劑穩(wěn)定性增強。表征結果顯示，Ni的摻雜可以

3、提高銅物種的分散度，降低其還原溫度，從而提高催化劑的活性。
　　采用共沉淀法制備Ga摻雜的GDZ催化劑，考察鎵的摻雜對ZnO催化劑的影響。適量Ga摻雜入 ZnO的晶格中，可以提高催化劑的電導率，當Ga:Zn為1:9時，GDZ催化劑具有最高的導電率，與之對應的Zn9Ga1O/γ-Al2O3催化劑具有最高的DME轉化率(95.4%)和最高的H2收率(95%)。本文研究結果表明，DME SR反應在GDZ催化劑上為n型反應，CO2的生成是

4、DME SR反應在GDZ/γ-Al2O3催化劑上的控制步驟，從HCOO-到 CO2的反應為n型反應。
　　采用共沉淀法制備Zn9Ga1O載體，負載不同量的CuO組分組成重整催化劑，考察銅的負載量對催化劑結構和催化性能的影響?；钚詼y試表明，負載量為10%CuO的催化劑表現(xiàn)出最好的催化活性，其表觀活化能為110 kJ·mol-1。表征結果表明，隨著氧化銅負載量的增加，銅的分散度從12.0%下降到7.0%，10CuO/Zn9Ga1O的銅

5、比表面積最大，為5.72 m2·g-1。反應后催化劑中大量存在的Cu+有利于DME SR反應的發(fā)生和CO選擇性的降低。銅的負載有利于甲醇分子的活化和轉化，甲醇在xCuO/Zn9Ga1O催化劑上的轉化為逐步脫氫，最后以二氧化碳形式脫附的過程。
　　共沉淀法制備不同Ce/Zr比的CexZr1-xO載體，負載不同量的Zn9Ga1O活性組分用于二甲醚水蒸氣重整制氫，考察預還原溫度，Zn9Ga1O的負載量和不同的CexZr1-xO載體對催化

6、劑活性的影響?；钚詼y試表明，460℃為合適的預還原溫度， xZn9Ga1O/Ce0.8Zr0.2O催化劑活性明顯優(yōu)于載體 Ce0.8Zr0.2O和活性組分Zn9Ga1O的活性，20Zn9Ga1O/Ce0.8Zr0.2O催化劑的二甲醚轉化率最高。20Zn9Ga1O/CexZr1-xO催化劑低溫活性差別較大，催化劑20Zn9Ga1O/Ce0.8Zr0.2O活性最好。低溫下，20Zn9Ga1O/CexZr1-xO催化劑的氫氣較好，高溫下催化劑