CO2资源化研究——Ce基催化剂用于RWGS反应

来源 :重庆工商大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:txy123txy123
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
化石燃料大规模的燃烧排放导致大气中的CO2浓度急剧增长,已引发一系列环境问题,从而严重威胁到人类的生存。减少CO2排放刻不容缓。CO2经逆水煤气变换反应(RWGS)转化成更活泼的CO,进而通过费托反应合成碳氢化合物和有价值的化工产品,能有效地实现CO2资源化利用,从而达到节能减排的目的。CeO2资源丰富、对环境无二次污染和优越的抗中毒性能,在绿色催化领域已引起广泛关注。本文制各了系列Ce基催化剂,考察了制备方法和过渡金属参与对相应催化剂的RWGS催化反应性能的影响。采用H2-TPR、XRD、BET、TEM、in-situXPS、AAS、CO2-TPD和H2-TPD等对催化剂进行了表征,建立了催化剂物理化学性质与催化性能之间的关系。  本研究主要内容包括:⑴CeO2催化剂制备方法对RWGS反应性能具有显著影响,硬模板法制备的CeO2催化剂具有最高的RWGS反应性能,CeO2催化剂表面氧空穴是主要的催化反应活性中心。反应温度为400℃时,CO2转化速率可达到0.24 mmol·gcat-1·min-1,CO选择性为100%。⑵过渡金属(M=Ni、Cu、Co、Fe和Mn)对硬模板法制得的介孔Ce基复合催化剂的RWGS反应活性和选择性具有显著影响。Mn+离子可置换CeO2晶格中的Ce4+形成Ce-M-O固溶体,且CeM催化剂均有大的比表面积(超过120.0 m2/g)和发达的介孔结构。过渡金属受d带空穴值的影响,使得相应催化剂对反应物CO2和H2分子的吸附性能得到不同程度的改善,从而影响催化剂的RWGS反应性能。CO2转化率遵循如下顺序:Ni-CeO2>Cu-CeO2> Co-CeO2> Fe-CeO2≈Mn-CeO2,且CO选择性分别为28.0%、100%、63.0%、100%和100%。⑶采用硬模板法制得的CexCuy催化剂具有优越的RWGS反应性能,且Ce/Cu摩尔比对其催化性能具有显著性影响。Cu物种能置换CeO2晶格中的Ce4+形成固溶体,Cu物种的引入能有效改善CexCuyO前驱体的可还原性,且CexCuyO前驱体经H2还原可形成表面氧空穴和活性Cu0物种。Ce物种与Cu物种间的电子效应能有效地改善催化剂对反应物CO2和H2分子的吸附性能,且活性物种间的协同效应显著地提高了催化剂的RWGS反应性能。CexCuy催化剂均有100%的CO选择性,CO2转化率遵循如下顺序:Ce1.1Cu1>Ce1.2Cu1>Ce1Cu1.1>Ce1Cu1.2。Ce1.1Cu1催化剂有最高的CO2转化速率,在400℃时达到1.38 mmol·gcat-1·min-1,这可能与活性物种间的协同效应得到有效实现有关。同时,Ce1.1Cu1催化剂有良好的RWGS催化反应稳定性,低的RWGS反应活性能(42.1 kJ/mol)。
其他文献
由于钙钛矿太阳能电池中钙钛矿材料具有高的光吸收系数、较长的电荷扩散长度和适合的禁带宽度,基于此材料制备的太阳能电池从2009年3.8%的效率迅速增长到目前报道的23.7%的效率,因此,它一直成为国内外研究的热点。其中,高效的太阳能电池大多是以TiO_2和ZnO作为电子传输层制备的,TiO_2具有高的电子抽取能力和较好的稳定性,但是载流子浓度和导电性有待提高,而且对钙钛矿有光解作用,因此降低了电池的
本文通过对荣华二采区10
期刊
R&D产出缺乏市场价格且R&D活动本身带有很强的创新异质特征,这使得R&D产出价格指数的测算成为一个研究难题.为准确测算中国的R&D产出价格指数,尝试将生产率调整的思路引入到
铝合金因其较高的比强度、比刚度、良好的塑性和加工性能,在机械制造、轨道交通以及航天航空领域获得了越来越广泛的应用。随着材料转型升级和轻量化发展步伐加快,对铝合金性
能源生产和使用方面的可持续发展依赖于和高效的技术。由于“京都议定书”规定减少温室气体(GHG)排放量,为此,可再生能源技术(RET),如太阳能热水器(SWHs)被十分频繁采用来解决这
本文通过对荣华二采区10
期刊
在当今城市化进程加快和大力倡导节能减排的背景下,高速铁路以其快速高效节能的优势,成为备受人们青睐的一种方便快捷的交通方式,尤其在人口密度大的地区,高速铁路运输更具竞
数字控制具有稳定、灵活、可靠和集成度高等特点,为保证短路过渡CO2焊的焊接工艺稳定性和减少焊接飞溅提供了必要条件。国内外学者在焊接电源上采用先进的数字化控制技术,已经
挤压模具是白铜合金挤压设备的关键部件,白铜管热挤压模具工作时承受温度高,压力大,模具易产生裂纹,塌陷变形等导致失效破坏。本文针对白铜挤压成型模的要求,从提高热挤压模