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介孔γ-Al2O3负载的高分散Ni-Ce-Zr氧化物的制备及其二氧化碳甲烷化研究
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O643[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:上海大学材料科学与工程学院,省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室,上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室,上海200072
  • 相关基金:上海市教育委员会科研项目,国家重点基础研究发展规划项目(973)(2014CB643403),国家杰出青年科学基金(51225401)及上海市科委基础重点项目(14JC1491400)资助
中文摘要:

采用柠檬酸(CA)-浸渍法制备了介孔γ-Al_2O_3(γ-MA)负载的高分散Ni-Ce-Zr氧化物,并将其用于二氧化碳甲烷化反应。研究了柠檬酸加入量对催化剂物理化学性质及催化性能的影响。结果表明,柠檬酸的加入可明显提高Ni-Ce-Zr氧化物在γ-Al_2O_3表面的分散性,同时可以增加镍氧化物与载体间的相互作用。制备材料经氢气还原后得到Ni-Ce-Zr/γ-MA催化剂,镍纳米颗粒均匀分散于γ-Al2O3表面。Ni-Ce-Zr/γ-MA催化剂在二氧化碳甲烷化反应中表现出了较高的反应活性和几乎100%的甲烷选择性。反应活性随CA/(Ni+Ce+Zr)摩尔比的增加而增加,主要是由于镍颗粒尺寸的减小和Ni-Ce-ZrO_x物种电子和结构性质的提高。CA/(Ni+Ce+Zr)摩尔比为1的Ni-Ce-Zr/γ-MA催化剂在反应300 h内活性仅降低7%,并且没有明显积碳。表明催化剂在二氧化碳甲烷化反应中具有优异的反应稳定性和抗积碳性能。

英文摘要:

Highly dispersed Ni-Ce-Zr mixed oxides supported on mesoporous y-alumina (Ni-Ce-Zdy-MA) were prepared by a citric acid (CA)-assisted impregnation method and evaluated as catalysts for the methanation of CO2 with H2. The effects of the CA content of the reaction solution on the physicochemical properties and the catalytic performance of the Ni-Ce-Zr/y-MA catalysts were investigated in detail. The addition of CA promoted the dispersion of the Ni-Ce-Zr oxide species on the y-alumina surface and improved the interactions between the Ni oxide species and the support, resulting in the formation of homogeneously dispersed Ni nanoparticles in the y-MA frameworks upon reduction with H2. The resulting Ni-Ce-Zdy-MA catalysts were highly active and showed almost 100% selectivity for CH, during the methanation of CO2 at temperatures in the range of 150- 400℃. Notably, the catalytic activity increased as the molar ratio of CA/(Ni + Ce + Zr) increased in the range of 0-2. This effect was most likely caused by the associated decrease in the Ni particle size and the improved electronic and structural properties of the Ni-Ce-ZrOx species. The results of a stability test for the Ni-Ce-Zdy-MA catalyst prepared with a CA/(Ni + Ce + Zr) molar ratio of 1.0 showed that there was only a 7% decrease in the CO2 conversion following a reaction time of 300 h at 300℃ with negligible coke deposition, indicating excellent catalytic stability and good anti-coking ability of these systems for the methanation of CO2.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781