甲醇重整氢源中CO的选择性氧化去除研究

甲醇重整氢源中CO的选择性氧化去除研究

一、选择性氧化脱除甲醇重整氢源中CO的研究(论文文献综述)

孙焱,沈晓文,许细薇,蒋恩臣,刘雪聪[1](2021)在《化学链耦合催化重整热解生物油制备合成气》文中提出生物油重整制合成气不仅能充分利用生物油中的成分,同时也展现了生物油转化为化学品的高值利用潜能。将载氧体NiFe2O4和Ni基催化剂耦合得到催化耦合化学链反应体系,为了比较催化剂的影响机制,分别构建了Ni/Si-NiFe和Ni/VR-NiFe催化耦合化学链反应体系,并以愈创木酚、乙酸和乙醇的纯物质及其混合液作为生物质热解液的模拟物,通过水蒸气重整实验考察了催化剂配比、反应温度、水碳比和反应时间对重整产物分布的影响。基于反应条件的筛选进一步通过寿命试验和BET、SEM表征,验证了反应体系的稳定性。最后,通过单组分及混合液体重整反应系统分析了化学链耦合催化反应体系的重整机制,为生物质热转化制备化学品提供了重要的理论支撑。

齐亚敏[2](2021)在《Pd基催化剂结构调变对乙炔选择性加氢反应活性和选择性调控》文中研究说明乙烯中微量乙炔的存在会影响乙烯聚合反应催化剂的不可逆失活,因此,需要高效脱除乙烯中微量乙炔。目前主要脱除方法为乙炔选择性加氢法;同时,Pd基催化剂因乙炔高转化率被广泛用于乙炔选择性加氢反应,催化剂类型主要有单原子催化剂、核壳型催化剂以及负载型催化剂等。本论文系统研究了上述三类Pd基催化剂的微观结构调变对乙炔选择性加氢反应性能的调控,在电子-分子水平上阐明了Pd基催化剂中单原子催化剂中Pd配位数和配位环境、核壳型催化剂的壳表面Pd聚集体形式以及负载型催化剂的载体种类和活性组分尺寸等微观结构对催化性能影响的微观本质;研究结果期望为乙炔选择性加氢反应中高性能催化剂的理性设计提供可以参考的结构线索。得到的主要结论如下:一、研究了Pd M(M=Cu,Ag,Au)催化剂中单原子Pd配位数和配位环境对乙炔选择性加氢反应中乙烯选择性和生成活性的影响,阐明了单原子Pd配位数和配位环境以及配位金属种类影响催化性能的微观本质。(1)表面单原子Pd配位数影响乙烯选择性和生成活性。表面单原子Pd配位数为9的Pd Cu(111)容易生成绿油,降低了C2H4选择性并失活催化剂。具有相同Pd配位数为7的Pd Cu(211)和Pd Cu(110),由于表面Pd配位环境不同导致其表现出不同的C2H4选择性和生成活性。表面Pd配位数为8的Pd Cu(100)不仅C2H4选择性和生成活性较好,而且能够抑制绿油生成。(2)表面单原子Pd配位金属种类影响乙烯选择性和生成活性。单原子Pd配位数为7的Pd Ag(100)和Pd Au(100)同样对C2H4生成显示了高选择性和高活性,而且能够抑制绿油生成。但是,Pd Cu(100)对乙炔选择性加氢反应的活性和选择性高于Pd Ag(100)和Pd Au(100)。(3)表面单原子Pd与其配位金属的d带中心影响乙烯选择性和生成活性。电子性质分析表明,乙烯选择性和生成活性与d带中心之间呈现火山型曲线关系。表面Pd配位数为8的Pd M催化剂具有优异的催化性能,主要归因于其具有适中的表面d带中心。二、研究了具有不同壳表面Pd聚集体形式的核壳型Pdshell@Mcore(M=Cu,Ag,Au)催化剂上乙炔选择性加氢反应机理,阐明了壳表面Pd聚集体存在形式影响催化反应性能的微观本质。(1)壳表面Pd聚集体存在形式影响乙烯选择性及其生成活性。Pd@Cu催化剂中,同时具有表面Pd二聚体和三聚体的Pd7@Cu催化剂具有最佳的C2H4选择性和生成活性,并且能够抑制绿油生成。(2)核壳型催化剂中核金属种类影响乙烯选择性及其生成活性。与Pd ML@Ag和PdML@Au相比,同时具有表面Pd二聚体和三聚体的Pd7@Ag和Pd7@Au同样高选择性和高活性生成C2H4。(3)Pd@Cu催化剂上乙烯选择性和生成活性与d带中心之间呈现火山型曲线关系。Pd7@Cu催化剂呈现出较好的乙烯选择性和催化性能,主要归因于其适中的d带中心。(4)核壳型催化剂上乙烯选择性和生成活性主要取决于表面Pd电荷密度和平均Mulliken电荷。同时具有表面Pd二聚体和三聚体的Pd7@M(M=Cu,Ag,Au)催化剂对乙炔选择性加氢反应呈现出高的C2H4选择性和生成活性,这归因于适中的表面Pd电荷密度和Mulliken电荷。三、研究了不同碳基载体负载不同尺寸Cu和Pd团簇催化剂上的乙炔选择性加氢反应机理,阐明了碳基载体负载型催化剂中载体种类、团簇尺寸影响乙炔选择性加氢反应性能的微观本质。(1)载体种类影响乙烯选择性和生成活性。碳基载体负载Cu、Pd单原子催化剂上乙炔选择性加氢生成乙烯的活性和选择性与载体种类密切相关,其中,GDY载体在诸多碳基载体中表现出了优异的催化性能。Pd1/GDY催化剂具有最高的C2H4选择性和生成活性。Cu1/GDY上C2H4生成活性较高,但是C2H4选择性较差。(2)负载的金属团簇尺寸影响乙烯选择性和生成活性。对于GDY负载不同尺寸Cu、Pd团簇催化剂,随着团簇尺寸增大,活性总体上呈现减小趋势,但是,C2H4选择性与团簇尺寸关联较小。GDY负载Pd簇催化剂活性优于GDY负载Cu簇催化剂,但是,负载Cu簇催化剂选择性优于负载Pd簇催化剂。(3)负载型催化剂中金属原子平均Mulliken电荷量影响乙烯选择性和生成活性。电子性质分析表明,负载型催化剂上乙烯选择性和生成活性与金属原子平均Mulliken电荷之间呈现火山型曲线关系。Pd1/GDY催化剂具有最好的C2H4选择性和生成活性,这归因于其金属原子适中的平均Mulliken电荷量。Pd1/GDY是碳基载体负载单原子催化剂中提高乙炔选择性加氢反应性能的新型负载型催化剂。

刘建芳[3](2021)在《基于金属有机框架材料磁性催化剂制备及其液相有机催化反应性能研究》文中认为甲醇(MeOH)和CO2等Cl分子催化转化为高附加值化学品是减轻化石资源枯竭压力和温室效应的一种有前途的策略。与气相反应相比,液相催化过程易于操作,且更容易控制产物的选择性。其中,高效催化剂的设计是关键。然而,传统均相催化体系存在催化剂难以回收、产物分离困难和环境污染等问题。普通多相催化剂分离过程繁琐且能耗较高。磁性催化剂可利用外加磁场轻松分离,简化分离操作,避免催化剂的损失,在液相反应体系中具有良好的应用前景。本文基于 MOFs 材料 MIL-53(Al)、MIL-88B(Fe)、MIL-53(Fe)和 MIL-101(Cr)分别制备了 Pd/MIL-53(Al)、MIL-88B(Fex,Co1-x)、磁性 MIL-53(Fe)@SiO2@Fe3O4 以及磁性 Au/MIL-101(Cr)@SiO2@Fe3O4 等四种系列催化剂,通过 XRD、SEM、HRTEM、FT-IR、XPS、VSM、N2 吸附-脱附和NH3/CO2-TPD等表征方法分析了催化剂的形貌和物化结构,然后分别评价了催化剂的甲醇液相O2氧化反应、H2O2氧化反应以及CO2与胺/H2的N-甲基化反应的催化性能,并根据实验数据研究了不同催化剂体系的反应机理,取得了如下的研究结果:(1)制备了具有配位不饱和Al3+位点的MIL-53(Al)酸性MOF材料,然后在MIL-53(Al)的孔道中组装金属Pd,成功合成了不同Pd含量的Pd/MIL-53(Al)催化剂。所有Pd/MIL-53(Al)催化剂均保持完整的MIL-53(Al)结构。金属Pd显示出较高的分散度,颗粒尺寸主要分布在4.6 nm左右。以O2为氧化剂,该催化剂能较好地催化甲醇液相氧化反应,其中5wt%Pd/MIL-53(Al)催化剂具有最佳反应性能。在150℃、2MPa的条件下反应5 h,MeOH转化率可达60.3%,甲酸甲酯(MF)选择性为62.2%。机理研究表明,CH3OH首先吸附在Pd表面形成吸附的甲氧基物种CH3O-Pd(0)-H,再经过β-H脱除后生成CH2O,其中C-H键的断裂为速控过程。O2在Pd表面活化产生活性氧原子[O*],与Pd上吸附的[H*]反应生成H2O,以更新Pd中心,CH2O与H2O反应生成CH2(OH)2后进一步脱氢生成HCOOH,HCOOH吸附在配位不饱和的Al3+Lewis酸性位点上,与MeOH发生酯化反应生成MF。(2)合成了具有配位不饱和Fe3+位点的不同Fe/Co摩尔比的MIL-88B(Fex,Co1-x)催化剂。结构表征表明,MIL-88B(Fex,Co1-x)为平均长度为400-600nm,宽度100-150 nm的针状形态,Fe和Co元素均匀分布,Co掺杂没有改变MIL-88B(Fex,Co1-x)的拓扑结构,Co的引入可以调节Fe中心的电子环境。Fe与Co具有协同催化作用,以H2O2为氧化剂,对不同Fe/Co摩尔比的MIL-88B(Fex,Co1-x)的甲醇液相氧化反应性能测试结果表明,MIL-88B(Fe0.7,Co0.3)表现出最优的催化性能,在80℃、0.5 eq.的H2O2条件下反应60 min后甲醇转化率为34.8%,MF选择性由50.7%(单金属Fe)提高至67.6%。机理研究表明,H2O2首先在Fe3+上吸附和活化产生·OH自由基,甲醇通过氢键吸附在MOF的骨架O原子上,被·OH逐步氧化为甲酸。然后甲酸与剩余甲醇在Lewis酸性位点Fe3+和Co2+上反应生成MF。(3)在SiO2@Fe3O4表面原位生长具有配位不饱和Fe3+位点的MIL-53(Fe)壳层,制备了不同 MIL-53(Fe)含量的 MIL-53(Fe)@SiO2@Fe3O4 磁性催化剂。以H2O2为氧化剂,该催化剂能较好地催化甲醇液相氧化反应,其中40%MIL-53(Fe)@SiO2@Fe3O4表现出最优的催化性能。在80℃、0.75 eq.的H2O2条件下反应60 min后甲醇转化率达到45.2%,MF选择性为50.7%。完成催化反应后,通过磁铁的吸引力可以在短时间内将催化剂从反应液中回收出来,回收率为98%,五次循环催化后,甲醇转化率和MF选择性均没有明显下降。(4)合成了具有配位不饱和Cr3+位点的MIL-101(Cr)@SiO2@Fe3O4,然后在MIL-101(Cr)的孔道中组装金属Au,制备了不同MIL-101(Cr)含量及Au含量的Au/MIL-101(Cr)@SiO2@Fe3O4磁性催化剂。尺寸为100-120 nm的MIL-101(Cr)生长在SiO2@Fe3O4周围,Au纳米颗粒的平均粒径为3.0 nm,高度分散在MIL-101(Cr)表面。催化剂的CO2与苯胺(AN)/H2的反应性能测试结果表明,2%Au/50%MIL-101(Cr)@SiO2@Fe3O4的性能最好。在200℃、1 MPa CO2和3 MPa H2条件下反应10 h后AN转化率可达44.0%,产物以N-甲基苯胺(MA)为主(71.8%),并生成了少量的N,N-二甲基苯胺(DMA,27.6%)。催化剂表现出良好的可回收性,重复使用五次后,仍保持较好的催化性能。此外,不同类型的胺均能顺利地被转化生成相应的N-甲基胺或N-甲酰胺。机理研究表明,H2在Au表面解离为H原子,与MIL-101(Cr)的Cr-O团簇中的O2-L碱位点上吸附的CO2反应生成HCOOH,AN吸附在Cr3+L酸位点上,与吸附的HCOOH反应生成Ph(NH2)HCOOH中间体,脱去一个H2O分子后生成N-甲酰苯胺(FA),FA与解离的H原子反应生成N-甲基苯胺。

李玉峰[4](2021)在《锆基催化剂用于甲烷和二氧化碳合成乙酸的研究》文中研究表明甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)均为常见的温室气体,其转化利用是关乎人类生存发展的重要课题。此外,两者均来源广泛、价格低廉,实现两者共同转化合成高价值化学品可创造较大经济价值。工业上通常采用干重整方式将其转化成为合成气(CO+H2),并经费托合成或甲醇合成过程得到多种高价值产品。由于CH4和CO2的化学惰性,重整反应需要在800°C以上高温条件下进行,能耗巨大。同时,催化剂存在严重积碳失活问题。因此,在相对温和条件下实现CH4和CO2合成乙酸更具研究价值。乙酸是重要的化工原料,采用价格低廉的CH4和CO2合成乙酸既能消耗两种温室气体,又可以降低乙酸合成成本。此外,该反应具有100%原子利用率,更符合绿色化学理念。由于CH4和CO2的化学稳定性,设计和构建催化剂对其进行有效活化是后续反应的前。本文分别构建了硫酸和Pd改性ZrO2催化剂用于催化CH4和CO2合成乙酸,并详细探究了两种改性处理对CH4和CO2活化及乙酸形成的影响。(1)构建了S含量不同的硫酸改性ZrO2催化剂并与纯ZrO2对比,用于乙酸合成。纯ZrO2显示出较低乙酸产量,而对于硫酸改性催化剂,乙酸产量随S含量增加而增加,其中性能最好的SZ-3催化剂,乙酸产量约为纯ZrO2的14倍。乙酸主要源于CH4和CO2共转化。相关表征和DFT计算结果表明,硫酸根具有强吸电子能力,使Zr失去电子,导致催化剂Bronsted酸和Lewis酸强度增强。相比Bronsted酸位点,Lewis酸位点显示出更低的CH4解离能垒,有利于CH4活化,且随Lewis酸增强,CH4解离能垒逐渐降低。此外,随Lewis酸增强,催化剂对CO2作用增加,有利于CO2活化。采用DFT计算对乙酸形成路径进行探究。首先,CH4和CO2在Lewis酸性位点活化形成CH3*、H*和CO3*。随后,CO3*加氢形成CO3H*,由于CO3H*具有相对较弱的C-O键,有利于和CH3*偶联形成乙酸。(2)构建了不同金属改性ZrO2,同时对催化剂进行H2预处理,用于乙酸合成。经筛选,Pd改性催化剂具有最高的乙酸产量,随着Pd载量增加,乙酸形成的TOF值明显增加。同时,H2预处理有利于高乙酸产量。乙酸来自CH4和CO2共同转化,纯CH4和纯CO2均无法形成乙酸。相关表征表明,Pd的引入可促进ZrO2在H2气氛中还原形成氧空位和-OH,极大地高CO2吸附量,Pd-ZrO2界面显示出对CO2强相互作用。此外,高载量的Pd-ZrO2催化剂经H2还原后可形成较大尺寸Pd纳米粒子,具有更高的CH4转化的TOF,更有利于CH4的活化。DFT计算表明,CH4在Pd位点上解离形成CH3*和H*,CO2在Pd-ZrO2界面位吸附形成CO2*,类似于硫酸改性体系,CO2*加氢形成COOH*后,由于削弱了C-O键,更容易与CH3*偶联形成乙酸。此外,计算得到的CH4解离能垒和C-C偶联能垒均低于硫酸改性体系,表明Pd改性ZrO2更有利于乙酸形成。

叶嘉辉[5](2021)在《以金属-有机单元为模板制备多孔金属硅酸盐材料以及催化性质研究》文中认为随着人类经济的快速发展,社会的不断进步,化学工业对人类社会发挥着越来越重要的作用,化学工业水平的进步往往意味着人类向美好生活的进一步迈进。在化学工业造福人类社会的同时,也给人类带来了一系列问题,严重制约了人类社会和世界经济的快速发展,如能源短缺、生态污染等。在催化领域里,绿色化学倡导环保、节能、减排的理念,多相催化剂克服了传统催化剂无法回收的缺点,可以减少能源和物质的消耗,降低催化剂的生产成本,同时也减少了传统催化剂可能造成的污染问题。因此,如何构造绿色、高效和稳定的多相催化剂成为了长期的研究热点。二十世纪五十年代,分子筛的制备与使用极大推进了现代化学工业的发展进程,成为了众多活性金属的载体。上世纪90年代,金属-有机框架化合物(MOFs)被首次用于催化反应,打开了框架与活性位共同构建高效催化剂的大门。无论是分子筛还是金属-有机框架化合物,它们都有着独特的造孔方法和活性位构建方法。本论文综述了分子筛和金属-有机框架化合物的孔道与活性位的构建方法,分析两种材料作为多相催化剂的优点与缺点,借鉴两者的优点提出了一种制备新材料的方法,合理地构建孔道框架和活性中心。首先,本文第三章以金属-有机框架材料ZIF-67的Co-2-甲基咪唑配位单元作为模板剂、硅酸盐作为骨架,合成了多孔金属硅酸盐材料(PMS-1)。Co-2-甲基咪唑配位单元与硅酸盐骨架相互作用,形成了具有特定孔道和活性位的催化剂。Co-2-甲基咪唑配位单元既决定了孔道的尺寸大小,也原位引入了 Co活性位,使它们高度分散在材料的孔道内。PMS-1具有高比表面(391 m2g-1)、~3.5 nm的窄分布孔道,和高达1.4:1的Co3+/Co2+比例。用于环己烷氧化反应时,PMS-1展现了非常高的催化活性,120℃反应温度条件下TOF达25.7 h-1。原位红外和第一性原理研究说明PMS-1中含较多的活性氧原子,对环己烷的C-H键活化有着至关重要的作用。第四章,以Cu/Co-苯甲酸小分子配合物为模板剂,制备了多孔金属硅酸盐材料PMS-2,实现了以硅酸盐作为框架、以孔道中的Cu-Co作为氧化还原中心,其孔道大小为~1.5 nm。通过改变硅与金属比例、铜与钴比例、配体与金属比例和热处理温度,实现了调控材料的比表面大小、孔道体积大小、金属分散程度和合金形成程度。以PMS-2作为催化剂催化糠醛加氢反应时,能在50℃引发反应,在110℃下TOF达到了 24.9 h-1。第一性原理计算结果表明以Co替代Cu晶胞中的原子形成合金后,加强了 H和羧酸O原子区域的电荷,降低了反应所需的活化能。第五章,以不同的Al-羧酸配合物为模板剂,制备了 Al-多孔硅酸盐材料PMS-3、PMS-4和PMS-5。通过改变单羧酸配体的种类,实现了调控孔道尺寸和材料比表面积,并将Al活性位高度分散于材料孔道内;将单羧酸配体换成三羧酸配体,制备了含局部团聚的Al活性位点,调控了材料的孔道尺寸和比表面积以及Br(?)nsted/Lewis酸的比例。其中,PMS-3中含有高度分散的酸性活性中心,在催化对二甲苯和苯甲醇的烷基化反应时,表现出了高活性,在100℃温度条件下TOF达到了 26.0 h-1,选择性达到了 91%。因孔道尺寸较大且均一,抑制了副产物的生成。

蒋志强[6](2021)在《丙烷部分氧化原位吸附强化制氢的研究》文中研究表明氢能具有能量密度高,燃烧产物零污染,氢元素资源分布广泛等优势被认为是最有前途的清洁可再生能源。目前,氢能利用的重要场景是氢燃料电池,它们具有高达50-65%的能量转换效率,比直接燃烧和常规热力循环高两倍。相比质子交换膜燃料电池,高温固体氧化物燃料电池(SOFC)具有性能稳定、燃料适应性广等优势。丙烷是一种富氢、易液化的气体原料,作为液化天然气的主要成分价格低廉,丙烷的部分氧化(POx)反应由于工艺紧凑性、响应时间短等优点使其便于与燃料电池建立一个更紧凑、安全的制氢-利用系统。但POx过程中产生的CO和CO2不仅会降低氢气纯度,而且会腐蚀电极导致燃料电池的性能和寿命下降。通过原位捕获CO2的吸附强化部分氧化过程可以促进平衡反应正向移动,强化产氢、提高氢气纯度并将CO2降至非常低的浓度。为解决以上问题,本文从CaO基吸附剂的多孔结构改性、高温抗烧结能力以及负载CO优先氧化活性组分几个方面进行了理论与实验研究。首先针对吸附性能优异,同时与丙烷POx温度高度匹配的CaO基吸附剂进行改进。使用模板-分步沉淀法在对CaO多孔结构改性的基础上,掺杂高温结构稳定剂并负载CO优先氧化活性组分制备了 CoxMgyCa(1-x-y)Oz多功能吸附剂。基于BET、SEM和TEM等表征分析,发现适量CoO和MgO的掺杂有利于提高CaO的多孔结构稳定和CO优先氧化活性。笼状多孔结构有助于提高CaO的比表面积,有效地增大了反应接触面积和吸附活性位点。通过动力学分析,Co0.110Mg0.204Ca0.686Oz降低了 CO2的吸附活化能,具有最均匀的孔径分布和最高的CO2吸附能力。通过Ni/A1203-SiC催化剂结合CoxMgyCa(1-x-y)Oz吸附剂的共同反应,最大产氢量达到920 μmol gcat-1·s-1,吸附强化作用使氢气产量比单独催化(650 μmol gcat-1.s-1)增加41.54 vol.%。催化剂-吸附剂共同反应还显示出更好的产氢稳定性,反应60分钟后氢气含量没有明显下降。在此基础上,进一步制备了 X/CeO2-CaO(X=Fe,Co and Cu)多功能CO优先氧化-吸附剂。其中Fe/Ce02-CaO和Ni/A1203-SiC吸附强化产氢效果最好,在反应初期产氢量高达1654 μmol gcat-1·s-1,相比而言吸附强化效果使产氢量提高接近三倍。此外,Co/CeO2-CaO和Ni/Al2O3-SiC混合的样品对CO的优先氧化效果最明显,反应初期CO产量降低至 55.38 μmol gcat-1·s-1,比单纯 Ni/Al2O3-SiC 反应(438.45μmol gcat-1·s-1)降低了 87.3 vol.%。X/CeO2-CaO(X=Fe,Co,Cu)多功能吸附剂反应前后笼状结构保持稳定,并且几乎很少生成积碳。在确定高效多功能吸附剂基础上搭建了丙烷部分氧化制氢与固体氧化物燃料电池(SOFC)测试系统。实验结果表明,吸附强化的丙烷部分氧化制氢拥有更优异的电化学性能。使用催化剂结合Co0.110Mg0.204Ca0.686Oz吸附剂进行吸附强化产氢可使燃料电池达到513 mW/cm2的最大输出功率密度,相比商用Ni-Co/Al2O3催化剂(325mW/cm2)提升了 58.5%。对于Fe/CeO2-CaO吸附剂,吸附强化作用最大输出功率密度达到498mW/cm2。吸附强化丙烷部分氧化制氢表现出良好的耐碳性和产氢稳定性。这项研究成果能为开发低成本产氢工艺并应用在外重整氢燃料电池提供新的思路。

范舒睿,武艺超,李小年,林丽利[7](2021)在《甲醇-H2能源体系的催化研究:进展与挑战》文中认为甲醇是优异的储氢化合物,质量储氢密度高达12.5%。甲醇-氢能源体系着力于解决氢能应用中储存和输送的瓶颈问题,助力氢能的推广和应用。甲醇高效高选择性原位产氢是甲醇-氢能源体系中的重要环节。基于此,本文介绍了甲醇制氢催化研究的最新进展和面临的挑战。从甲醇储氢的优势、经济合理性出发,结合笔者自身研究情况,对甲醇储氢-原位制氢的方式、应用形式及重整产氢催化剂的结构和催化机理研究进行了梳理、总结。期望为甲醇-氢能源体系的催化研究提供参考,促进氢能走向实用。

杨丹[8](2020)在《金纳米团簇催化CO2选择性转化》文中研究说明金纳米团簇是一类由有机配体保护的具有精确结构的金催化剂,可以在原子尺度上深入探究催化剂结构和性质之间的关系,为研究小分子活化等反应的催化机理提供理论基础。本论文主要研究了不同结构和尺寸的金纳米团簇对催化转化CO2和吡咯烷氧化等催化反应过程的调控和影响,实验结合理论计算,揭示了金纳米团簇控制反应过程的催化机制。主要研究内容如下:1.研究了Au9(PPh3)8(NO3)3、[Au11(PPh3)8Cl2]Cl和Au36(TBBT)24纳米团簇选择性催化转化CO2至C1和C2产物的影响。其中Au9催化CO2加氢的主产物为甲烷,Au36催化主产物为甲酸,Au11催化主产物为C2产物乙醇。实验结合理论计算揭示了CO2与H2在上述金纳米团簇上的反应机理与反应路径,证明该反应过程受CO2与H2的结合能力及催化剂电子结构所控制。2.研究了周期性结构Au8n+4(TBBT)4n+8(n=3~6)纳米团簇对CO2加氢反应的影响。研究发现,随着金原子数目的增加,其催化活性增大;具有对称结构的Au36催化CO2加氢的主产物是甲酸,结构不对称的Au28催化CO2加氢的主产物为甲醇,Au44和Au52催化CO2加氢的主产物均为乙醇。实验和理论计算结果表明,HCOO*物种更容易吸附在Au36表面,加氢转化为甲酸,而COOH*物种更容易在Au28、Au44和Au52表面吸附,氢化裂解成CO*物种,进一步加氢生成CH2O*中间体。在Au44和Au52表面同时易获得CHx*物种,与表面的CO*通过C-C偶联生成乙醇。3.研究了三种不同内核结构的金纳米团簇,即体心立方结构Au38S2(S-Adm)20、六角密堆积结构Au30(S-Adm)18和面心立方结构Au21(S-Adm)15,催化CO2环加成反应制备环碳酸酯的催化性能,催化活性顺序依次为:Au38S2(S-Adm)20>Au21(S-Adm)15>Au30(S-Adm)18。Au38S2(S-Adm)20具有最佳的催化性能归因于其带有更多正电荷,更强的Lewis酸性和更高的化学吸附能力。研究发现单独使用金纳米团簇或助催化剂进行反应时,环氧化物转化率很低。在相同的反应条件下,同时使用金纳米团簇与助催化剂,环氧化物的转化率明显提高,这表明金纳米团簇与助催化剂之间的协同效应在CO2环加成反应中起关键作用。底物原位红外吸附研究表明助催化剂对CO2的吸附和活化有很大的影响,而对底物的吸附和活化影响较小。4.研究了由两个Au13单元分别通过1个、3个、12个Au原子融合形成的[Au25(PPh3)10(SC2H4Ph)5X2]2+、Au38(SC2H4Ph)24和[Au25(SC2H4Ph)18]-金纳米团簇,简写为Auvf、Auff和Aubf,催化吡咯烷氧化制备γ-丁内酰胺反应。研究发现,二十面体Au13单元的结构融合伴随着催化活性的演变,催化活性顺序为Aubf>Auff>Auvf。其主要原因是Au13单元融合程度更高的Aubf具有开放的外原子壳层,其富电子内核Au13和缺电子Au12壳层,可以更好吸附和活化氧气和吡咯烷分子。同时硫醇配体的烷基链越短,其催化活性越高,这主要是短链硫醇分子的空间位阻较小引起的。本工作从原子水平为纳米催化剂的设计和优化带来新的思路。

康东芮[9](2020)在《基于新型双功能催化剂的二氧化碳捕集和利用研究》文中进行了进一步梳理大气中CO2含量急剧上升,全球面临着重大生态环境问题。CO2捕集和利用(CCU)被看作实现低碳减排最有效的方法。CCU技术的核心问题是寻找CO2捕获量大、耐久性强、能实现CO2高效转化的催化剂。因此,CO2捕集、转化双功能催化剂的综合研究对实现自然界碳循环有着重要意义。以分析纯Ca(NO3)2·4H2O,Ca(Cl O)2和Ca Cl2为原料制备CaO,并与商业CaO对比。通过扫描电镜(SEM)和等温氮气吸-脱附(BET)对CaO材料的表面形貌及孔结构特征进行了表征分析。利用热重分析(TGA)测量了CaO材料对CO2吸附性能。结果表明,以Ca(NO3)2·4H2O为原料制备的CaO对CO2吸附量大,且经过10个CO2吸附-脱附循环过程,CaO对CO2的吸附容量保持在88.2%,具有良好的热稳定性。为探究钙基前驱体对Ni/CaO双功能材料(DFM)活性的影响,分别以分析纯Ca(NO3)2·4H2O,Ca(CH3OO)2·H2O,Ca Cl2和Ca(Cl O)2为CaO前驱体,制备Ni/CaO-DFM(WNi=10%),并考察了四种Ni/CaO-DFM转化CO2的性能。采用热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、等温氮气吸附脱附(BET)、程序升温还原(H2-TPR)等方法对Ni/CaO-DFM进行表征。结果表明,以分析纯Ca(NO3)2·4H2O为CaO前驱体制备的Ni/CaO-DFM(R1)孔隙发达结构蓬松,对CO2的吸附量明显高于其他样品,且R1生成的Ca CO3最易分解,有利于Ni/CaO-DFM的循环利用。同时,R1中与CaO接触较为紧密的NiO分散度提高,Ni活性增强,对提高CO产量有利。固定床实验表明,四种Ni/CaO-DFM中R1对CO2转化效率最高达到30%,CO产量达到0.514 mmol·g-1。R1经过10个CO2吸附-脱附循环过程,无明显烧结现象,耐久性强,将大幅度降低催化剂制备的成本。以分析纯Ca(NO3)2·4H2O为CaO前驱体,制备Ni负载量分别为2.5%、5%、10%、20%的Ni/CaO-DFM,并考察了四种Ni/CaO-DFM转化CO2的性能。通过扫描电镜(SEM)和等温氮气吸附脱附(BET)对材料的表面形貌及孔结构特征进行了表征分析。固定床实验中测得,随着Ni负载量的增加CO产量先上升后下降。Ni含量的增加使材料的活性位点增多,提高CO产量。Ni负载量为20%时,CaO的相对含量降低、原有的多孔结构被破坏,CO2吸附量的大幅降低,导致CO产量降低。5%Ni/CaO-DFM和10%Ni/CaO-DFM有相似的内部孔结构,对CO2催化转化的效果相差不多。考虑到降低成本,节约资源的本质问题,Ni-CaO催化剂的最佳负载量为5%。

赵华[10](2020)在《钛改性SBA分子筛镍基催化剂及其CO选择性甲烷化性能》文中提出目前,以质子交换膜燃料电池(PEMFCs)为动力源的氢燃料电池汽车(FCEV)必须解决获取高纯度氢气的问题,其亟待突破的瓶颈是富氢原料气中少量CO的深度净化以避免PEMFCs铂电极不可逆中毒。CO选择性甲烷化法是备受关注的能够将富氢气体中的CO深度净化的有效方法之一,其关键在于研制一种低温下具有高催化活性、高选择性和稳定性的金属负载型催化剂。本文采用嫁接合成法,以钛酸异丙酯作为钛源改性SBA-16和SBA-15介孔分子筛,通过浸渍法制备负载型Ni基催化剂,并以CO选择性甲烷化为探针反应评价其催化性能和稳定性。采用XRD、N2吸附-脱附、SEM、TEM、FT-IR、XPS、H2-TPR表征手段对催化剂进行表征分析,探索了Ti的引入对催化剂表面性质和结构特征的影响,探讨了Ti负载量、Ni负载量、焙烧温度和还原温度等对催化剂性能的影响。主要研究内容如下:(1)Ni/Ti-SBA-16催化剂仍保持着有序的介孔结构,具有较大的比表面积,Ti主要以锐钛矿相Ti O2结晶形式分散于孔道内或表面,适宜的Ti负载量能够增强活性组分与载体间的相互作用,有利于形成更均匀的活性颗粒,促进活性组分的分散,有效抑制活性金属的烧结和团聚。Ti负载量为15 wt%,Ni负载量为20 wt%,焙烧温度为350℃,还原温度为500℃时,20Ni/15Ti-SBA-16催化剂表现出较佳的催化性能,在较低的反应温度范围170-205℃内能够将富氢气体中的少量CO深度去除(<10×10-6),同时保持反应选择性高于50%。该催化剂还具有良好的催化稳定性,在180℃下连续测试120 h,CO转化率和反应选择性均接近100%。(2)Ni/Ti-SBA-15催化剂引入的Ti主要以Si-O-Ti键形式成功掺杂入介孔骨架中,异丙醇作为溶剂分散钛酸异丙酯,有利于减缓Ti源的水解速度,抑制Ti O2颗粒的结晶长大,避免产生大量Ti O2堵塞介孔孔道。Ti负载量为5.9 wt%,Ni负载量为15 wt%,焙烧温度为400℃,还原温度为500℃时,15Ni/5.9Ti-SBA-15催化剂表现出较理想的CO选择性甲烷化性能,能够在较宽的低温反应范围160-220℃内将富氢气体中的CO出口浓度降至10×10-6以下,同时保持反应选择性高于50%,并保持良好的催化稳定性。

二、选择性氧化脱除甲醇重整氢源中CO的研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、选择性氧化脱除甲醇重整氢源中CO的研究(论文提纲范文)

(1)化学链耦合催化重整热解生物油制备合成气(论文提纲范文)

引言
1 材料与方法
    1.1 催化剂和载氧体制备
    1.2 重整实验
    1.3 气体测试
    1.4 数据计算
2 结果与讨论
    2.1 催化剂与载氧体配比对重整反应的影响
    2.2 反应温度对催化耦合化学链重整反应的影响
    2.3 水碳比对催化耦合化学链重整反应的影响
    2.4 反应时间对催化耦合化学链重整反应的影响
    2.5 反应时间对体系结构的影响
    2.6 热解模拟物反应机理分析
        2.6.1 催化协同化学链重整单一模拟物
        2.6.2 催化协同化学链重整混合模拟物
    2.7 模拟物在催化耦合化学链重整反应路径分析
3 结论

(2)Pd基催化剂结构调变对乙炔选择性加氢反应活性和选择性调控(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 乙烯中微量乙炔脱除的工业背景
    1.2 乙炔选择性加氢脱除乙烯中微量乙炔的反应机理
        1.2.1 乙炔加氢过程的反应机理
        1.2.2 乙炔聚合过程的反应机理
    1.3 乙炔选择性加氢反应催化剂类型
        1.3.1 Pd基催化剂
        1.3.2Cu基催化剂
        1.3.3 Au基催化剂
        1.3.4 Ag基催化剂
        1.3.5 其他金属催化剂
    1.4 乙炔选择性加氢反应催化剂结构形式
        1.4.1 单原子催化剂
        1.4.2 核壳型催化剂
        1.4.3 负载型催化剂
    1.5 催化剂活性位结构特征和化学环境对催化性能影响
        1.5.1 单原子催化剂配位数或者配位环境对反应性能的影响
        1.5.2 核壳型催化剂表面活性位金属聚集体对反应性能的影响
        1.5.3 负载型催化剂活性组分种类和尺寸对反应性能的影响
    1.6 研究现状总结、研究思路及研究内容
        1.6.1 研究思路
        1.6.2 研究内容
    参考文献
第二章 理论基础与计算方法
    2.1 密度泛函理论和计算软件介绍
    2.2 赝势方法
    2.3 过渡态理论
    2.4 吉布斯自由能计算
    2.5 反应条件对乙炔选择性加氢反应催化性能的影响
        2.5.1 反应温度影响
        2.5.2 H_2/C_2H_2比例影响
    2.6 乙炔选择性加氢反应路径
    2.7 催化剂催化性能评价指标
        2.7.1 乙烯选择性
        2.7.2 乙烯生成活性
    参考文献
第三章 PdM(M=Cu, Ag, Au)催化剂中单原子Pd配位数和配位环境对乙炔选择性加氢反应性能调控
    3.1 引言
    3.2 计算参数和PdM(M=Cu, Ag, Au)催化剂模型构建
        3.2.1 计算参数
        3.2.2 单原子Pd配位数不同的PdM(M=Cu,Ag,Au)催化剂模型构建
    3.3 PdCu催化剂上相关物种吸附
        3.3.1 C_2H_2和C_2H_4吸附
        3.3.2 H、C_2H_3、CHCH_3和C_2H_5吸附
    3.4 单原子Pd配位数不同的PdCu催化剂上乙炔选择性加氢反应
        3.4.1 单原子Pd配位数为7的PdCu(110)表面
        3.4.2 单原子Pd配位数为7的PdCu(211)表面
        3.4.3 单原子Pd配位数为8的PdCu(100)表面
        3.4.4 单原子Pd配位数为9的PdCu(111)表面
        3.4.5 PdCu催化剂上Cu位的反应性能
    3.5 PdCu催化剂上乙炔选择性加氢反应性能分析
        3.5.1 乙烯选择性
        3.5.2 乙烯生成活性
        3.5.3 单原子Pd配位数和配位环境对活性和选择性的影响
        3.5.4 PdCu催化剂电子性质分析
    3.6 PdAg和 PdAu催化剂上乙炔选择性加氢反应催化性能
        3.6.1 单原子Pd配位数为8的PdAg(100)表面
        3.6.2 单原子Pd配位数为8的PdAu(100)表面
        3.6.3 PdAg和 PdAu催化剂电子性质分析
    3.7 PdM催化剂中单原子Pd配位数和配位环境对催化性能影响
        3.7.1 单原子Pd配位数和配位环境对H_2解离活性的影响
        3.7.2 单原子Pd配位数和配位环境对绿油生成的影响
        3.7.3 单原子Pd配位数和配位环境对催化性能的影响
    3.8 本章小结
    参考文献
第四章 核壳型Pd@M(M=Cu,Ag,Au)催化剂壳表面Pd聚集体对乙炔选择性加氢反应性能调控
    4.1 引言
    4.2 计算参数和Pd@M(M=Cu,Ag,Au)催化剂模型构建
        4.2.1 计算参数
        4.2.2 Pd@M(M=Cu,Ag,Au)催化剂模型的构建
    4.3 Pd@Cu催化剂上相关物种吸附
    4.4 Pd@Cu催化剂上乙炔选择性加氢反应
        4.4.1 Pd_1@Cu催化剂
        4.4.2 Pd_2@Cu、Pd_3@Cu、Pd_7@Cu和 Pd_8@Cu催化剂
        4.4.3 Pd_(ML)@Cu催化剂
    4.5 Pd@Cu催化剂上乙炔选择性加氢反应催化性能分析
        4.5.1 乙烯选择性
        4.5.2 乙烯生成活性
        4.5.3 表面Pd聚集体对乙烯生成的影响
        4.5.4 Pd@Cu催化活性和选择性与其电子性质关联分析
    4.6 Pd@Ag和 Pd@Au催化剂上乙炔选择性加氢反应催化性能
        4.6.1 Pd_7@Ag催化剂
        4.6.2 Pd_(ML)@Ag催化剂
        4.6.3 Pd_7@Au催化剂
        4.6.4 Pd_(ML)@Au催化剂
        4.6.5 Pd@Ag和 Pd@Au催化剂电子性质分析
    4.7 影响Pd@M催化剂催化性能的因素分析
        4.7.1 Pd@M催化剂核金属类型对生成乙烯反应性能的影响
        4.7.2 Pd@M催化剂对H_2解离的影响
        4.7.3 Pd@M催化剂对绿油生成的影响
    4.8 本章小结
    参考文献
第五章 碳基载体负载型催化剂载体种类和团簇尺寸对乙炔选择性加氢反应性能调控
    5.1 引言
    5.2 碳基载体负载M_n(M=Cu,Pd)团簇催化剂
        5.2.1 计算参数
        5.2.2 碳基载体负载M_n(M=Cu,Pd)团簇催化剂模型构建
    5.3 碳基载体负载单原子催化剂上C_2H_2和C_2H_4吸附
    5.4 碳基载体负载单原子催化剂上乙炔选择性加氢反应
        5.4.1 乙烯脱附和加氢
        5.4.2 乙炔选择性加氢反应
        5.4.3 乙烯选择性
        5.4.4 乙烯生成活性
        5.4.5 负载型单原子催化剂载体种类对活性和选择性的影响
        5.4.6 负载型单原子催化剂电子性质分析
    5.5 载体GDY负载金属簇M_n(M=Cu,Pd)催化剂上乙炔选择性加氢反应
        5.5.1 Cu_n/GDY催化剂上乙炔选择性加氢反应
        5.5.2 Pd_n/GDY催化剂上乙炔选择性加氢反应
        5.5.3 金属簇尺寸对活性和选择性的影响
        5.5.4 电子性质对催化性能的影响
    5.6 本章小结
    参考文献
第六章 总结与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 存在问题与建议
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢

(3)基于金属有机框架材料磁性催化剂制备及其液相有机催化反应性能研究(论文提纲范文)

学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 Cl分子的催化转化
        1.2.1 Cl分子转化的各种途径
        1.2.2 甲醇催化转化制高附加值化学品
        1.2.3 CO_2催化转化制高附加值化学品
    1.3 甲醇氧化制甲酸甲酯
        1.3.1 甲醇氧化制甲酸甲酯的催化剂体系
        1.3.2 甲醇氧化制甲酸甲酯的反应工艺
    1.4 CO_2与胺/H_2制备N-甲基胺或N-甲酰胺
        1.4.1 CO_2与胺/H_2反应的多相催化剂体系
        1.4.2 CO_2与胺/H_2反应的工艺过程
    1.5 MOFs催化材料
        1.5.1 MOFs材料的结构特点
        1.5.2 MOFs材料的多相催化
    1.6 磁性催化剂及其在液相有机反应中的应用
        1.6.1 磁性催化剂简介
        1.6.2 磁性催化剂在液相有机反应中的应用
    1.7 本课题的研究思路和主要内容
第二章 实验部分
    2.1 引言
    2.2 材料和仪器
    2.3 甲醇O_2氧化反应
        2.3.1 Pd/MIL-53(Al)催化剂的制备
        2.3.2 催化剂的表征
        2.3.3 催化剂的反应性能评价
    2.4 甲醇H_2O_2氧化反应
        2.4.1 MIL-88B(Fe_x,Co_(1-x))催化剂的制备
        2.4.2 MIL-53(Fe)催化剂的制备
        2.4.3 MIL-53(Fe)@SiO2@Fe_3O_4催化剂的制备
        2.4.4 催化剂的表征
        2.4.5 催化剂的反应性能评价
    2.5 CO_2与苯胺/H_2的反应
        2.5.1 Au/MIL-101(Cr)催化剂的制备
        2.5.2 Au/MIL-101(Cr)@SiO2@Fe_3O_4催化剂的制备
        2.5.3 催化剂的表征
        2.5.4 催化剂的反应性能评价
第三章 Pd/MIL53(Al)催化剂制备及其液相甲醇O_2氧化制甲酸甲酯的反应性能
    3.1 引言
    3.2 Pd/MIL-53(Al)催化剂的结构表征
        3.2.1 物相结构分析
        3.2.2 形貌及颗粒的尺寸
        3.2.3 官能团分析
        3.2.4 孔结构分析
        3.2.5 表面价态及元素分析
    3.3 Pd/MIL-53(Al)催化剂的液相甲醇O_2氧化性能评价
        3.3.1 Pd负载量对反应性能的影响
        3.3.2 催化剂用量的影响
        3.3.3 催化性能随反应时间的变化
        3.3.4 反应温度对催化性能的影响
        3.3.5 催化性能随氧气压力的变化
        3.3.6 反应机理研究
        3.3.7 催化剂的重复使用性
    3.4 本章小结
第四章 MIL-88B(Fe_x,Co_(1-x))催化剂制备及液相甲醇H_2O_2氧化一步合成甲酸甲酯
    4.1 引言
    4.2 MIL-88B(Fe_x,Co1_(-x))催化剂的结构表征
        4.2.1 物相结构分析
        4.2.2 形貌和元素分布
        4.2.3 官能团分析
        4.2.4 表面组成结构分析
        4.2.5 比表面积及孔径分析
    4.3 MIL-88B(Fe_x,Co_(1-x))催化剂的液相甲醇H_2O_2氧化反应性能
        4.3.1 反应温度与催化性能的关系
        4.3.2 催化剂用量对反应性能的影响
        4.3.3 H_2O_2用量对反应性能的影响
        4.3.4 反应时间对催化性能的影响
        4.3.5 不同Fe/Co摩尔比MIL-88B(Fe_x,Co_(1-x))催化剂的反应性能
        4.3.6 不同金属掺杂MIL-88B(Fe_(0.7),M_(0.3))催化剂的反应性能
        4.3.7 催化剂的重复使用性
    4.4 反应机理讨论
    4.5 本章小结
第五章 磁性MIL-53(Fe)@SiO_2@Fe_3O_4催化剂及液相甲醇H_2O_2氧化一步制甲酸甲酯
    5.1 引言
    5.2 MIL-53(Fe)@SiO_2@Fe_3O_4催化剂的结构表征
        5.2.1 物相结构表征
        5.2.2 形貌表征
        5.2.3 官能团表征
        5.2.4 磁学性质表征
    5.3 MIL-53(Fe)@SiO_2@Fe_3O_4催化剂的液相甲醇H_2O_2氧化反应性能
        5.3.1 不同MIL-53(Fe)含量催化剂的反应性能
        5.3.2 反应时间与催化性能的关系
        5.3.3 催化剂用量与反应性能的关系
        5.3.4 H_2O_2用量对反应性能的影响
        5.3.5 反应温度与催化性能的关系
        5.3.6 催化剂的重复使用性
    5.4 本章小结
第六章 磁性Au/MIL-101(Cr)@SiO_2@Fe_3O_4催化剂及其CO_2与苯胺/H_2的反应性能
    6.1 引言
    6.2 Au/MIL-101(Cr)@SiO_2@Fe_3O_4催化剂的结构表征
        6.2.1 衍射图谱分析
        6.2.2 红外光谱分析
        6.2.3 透射电镜分析
        6.2.4 元素组成及表面价态分析
        6.2.5 N_2吸-脱附分析
        6.2.6 NH_(3-)TPD分析
        6.2.7 CO_(2-)TPD分析
        6.2.8 VSM分析
    6.3 Au/MIL-101(Cr)@SiO_2@Fe_3O_4催化剂的CO_2与苯胺/H_2的反应性能
        6.3.1 不同MIL-101(Cr)含量催化剂的反应性能
        6.3.2 Au含量对催化剂性能的影响
        6.3.3 催化剂用量对反应性能的影响
        6.3.4 反应温度对性能的影响
        6.3.5 H_2/CO_2分压比及总压对性能的影响
        6.3.6 反应时间对性能的影响
        6.3.7 催化剂的重复使用性
        6.3.8 催化剂对不同结构胺的适用性
    6.4 反应机理探讨
        6.4.1 反应路径及Au催化作用的研究
        6.4.2 CO_2还原中间物种的研究
        6.4.3 苯胺与CO_2/H_2的N-甲基化反应机理
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 论文总结
    7.2 论文展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件

(4)锆基催化剂用于甲烷和二氧化碳合成乙酸的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 甲烷与二氧化碳的转化利用
        1.2.1 甲烷的转化利用
        1.2.2 二氧化碳的转化利用
        1.2.3 CH_4与CO_2共转化合成乙酸
    1.3 ZrO_2在CO_2和CH_4催化反应中的应用
        1.3.1 ZrO_2在CO_2催化反应中的应用
        1.3.2 ZrO_2在CH_4催化反应中的应用
    1.4 催化理论计算简介
        1.4.1 密度泛函理论
        1.4.2 DFT在探究CH_4和CO_2共转化合成乙酸机理的应用
    1.5 论文选题意义和研究内容
第二章 实验部分
    2.1 试剂与仪器
        2.1.1 实验药品与试剂
        2.1.2 实验使用气体
        2.1.3 实验仪器与设备
    2.2 催化剂的评价
    2.3 产物检测和分析方法
    2.4 催化剂的表征
        2.4.1 X射线晶体衍射(XRD)
        2.4.2 扫电镜(SEM)及元素分布(EDX-mapping)
        2.4.3 透射电镜(TEM、HADFF-STEM)
        2.4.4 BET表面积和孔结构分析
        2.4.5 电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)
        2.4.6 X射线光电子能谱(XPS)
        2.4.7 X射线荧光光谱(XRF)
        2.4.8 全反射傅立叶变换红外光谱(ATR-FTIR)
        2.4.9 程序升温脱附(CO_2-TPD、NH_3-TPD、CO-TPD)
        2.4.10 吡啶吸附红外(py-FTIR)
        2.4.11 ~1H核磁共振(~1H NMR)
        2.4.12 魔角旋转固体~1H核磁共振(solid-state MAS~1H NMR)
        2.4.13 CO脉冲吸附(CO-pulse)
        2.4.14 原位CO吸附漫反射红外(in situ CO-DRIFTS)
        2.4.15 CH_4和CO_2反应的原位红外(in situ FT-IR)
        2.4.16 程序升温还原(H_2-TPR)
    2.5 丙烷和甲烷脱氢实验
    2.6 DFT计算细节
        2.6.1 计算方法
        2.6.2 计算模型
第三章 硫酸改性对ZrO_2催化CH_4和CO_2共转化制乙酸的影响
    3.1 引言
    3.2 ZrO_2及硫酸改性ZrO_2催化剂的制备
    3.3 催化剂的结构表征
    3.4 催化剂的酸性
    3.5 催化剂的活性评价
    3.6 催化剂酸性对CH_4和CO_2活化的影响
        3.6.1 对CH_4活化的影响
        3.6.2 对CO_2活化的影响
    3.7 DFT计算探究硫酸改性对CH_4和CO_2共转化形成乙酸的影响
        3.7.1 模型构建
        3.7.2 硫酸改性对催化剂电子性质的影响
        3.7.3 硫酸改性对CH_4解离的影响
        3.7.4 硫酸改性对CO_2活化的影响
        3.7.5 乙酸形成机理
        3.7.6 硫酸改性对乙酸脱附的影响
    3.8 本章小节
第四章 Pd改性ZrO_2催化CH_4和CO_2合成乙酸的研究
    4.1 引言
    4.2 ZrO_2和金属改性ZrO_2催化剂的制备
    4.3 金属的筛选和反应条件探究
    4.4 Pd改性和 H_2预处理对ZrO_2催化CH_4和 CO_2合成乙酸的影响
        4.4.1 催化剂的结构表征
        4.4.2 Pd含量和颗粒尺寸
        4.4.3 Pd-ZrO_2催化剂评价结果
        4.4.4 Pd-ZrO_2催化剂还原行为
        4.4.5 Pd改性对CO_2活化的影响
        4.4.6 Pd改性对C-H解离的影响
    4.5 DFT计算探究Pd-ZrO_2催化剂上乙酸形成路径
        4.5.1 Pd_(10)-ZrO_2模型构建
        4.5.2 Pd_(10)-ZrO_2上乙酸形成路径计算
        4.5.3 Pd改性ZrO_2催化剂上乙酸形成机理
    4.6 Pd改性和硫酸改性ZrO_2体系的对比
    4.7 本章小节
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文

(5)以金属-有机单元为模板制备多孔金属硅酸盐材料以及催化性质研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 分子筛概述
        1.2.1 分子筛发展简介与分类
        1.2.2 分子筛的孔道构建
        1.2.3 分子筛的活性中心构建
    1.3 金属-有机框架材料概述
        1.3.1 金属-有机框架材料发展简介和分类
        1.3.2 金属-有机框架材料的孔道构建
        1.3.3 金属-有机框架材料的合成方法
        1.3.4 金属-有机框架材料的活性中心构建
    1.4 研究思路及其主要研究内容
        1.4.1 关键问题的提出
        1.4.2 研究思路
        1.4.3 研究内容
第二章 实验原料、仪器设备以及表征方法
    2.1 实验原料
    2.2 材料表征仪器和方法
        2.2.1 广角x-射线粉末衍射(XRD)
        2.2.2 傅里叶红外变换光谱(FT-IR)
        2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.4 透射电子显微镜(TEM)
        2.2.5 氮气吸附-脱附(N2 sorption)
        2.2.6 电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)
        2.2.7 热重(TG)
        2.2.8 X射线光电子能谱分析(XPS)
第三章 钴-多孔硅酸盐材料的合成、结构与环己烷氧化活性
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 PMS-1的制备
        3.2.2 模拟计算方法
        3.2.3 环己烷氧化反应
    3.3 PMS-1的结构与形貌
    3.4 环己烷氧化反应研究
        3.4.1 催化活性研究
        3.4.2 催化机理研究
    3.5 本章小结
第四章 铜钴-多孔金属硅酸盐材料的合成与催化糠醛加氢
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 PMS-2制备
        4.2.2 模拟计算方法
        4.2.3 糠醛加氢反应
    4.3 PMS-2的结构与形貌
        4.3.1 Si:M比的影响
        4.3.2 Cu/Co比的影响
        4.3.3 其它因素的影响
    4.4 催化糠醛加氢反应研究
        4.4.1 活性中心研究
        4.4.2 催化活性研究
        4.4.3 催化机理研究
    4.5 本章小结
第五章 铝-多孔硅酸盐材料的合成及其酸性调控
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 PMS材料制备
        5.2.2 微孔ZSM-5与介孔ZSM-5制备
        5.2.3 对二甲苯和苯甲醇烷基化反应
    5.3 铝-多孔硅(PMS-x)的结构与酸性
        5.2.1 PMS材料的结构分析
        5.2.2 PMS材料的酸性分析
    5.4 烷基化反应活性研究
    5.5 本章小结
总结和展望
参考文献
论文
专利
致谢

(6)丙烷部分氧化原位吸附强化制氢的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 氢能的利用
        1.1.2 主要的制氢方法
    1.2 丙烷部分氧化制氢国内外研究进展
        1.2.1 丙烷部分氧化的意义
        1.2.2 丙烷部分氧化制氢及催化剂的研究现状
        1.2.2.1 丙烷部分氧化制氢
        1.2.2.2 丙烷部分氧化制氢的催化剂研究
        1.2.2.3 丙烷部分氧化制氢催化剂存在的问题
    1.3 吸附强化制氢国内外研究进展
        1.3.1 吸附强化丙烷部分氧化制氢的意义
        1.3.2 高温固体CO_2吸附剂
        1.3.3 CaO基吸附剂研究现状
        1.3.4 富氢气氛中CO优先氧化的研究现状
    1.4 本文主要工作研究设想及思路
第二章 实验与表征方法
    2.1 实验试剂与原材料
    2.2 实验仪器设备
    2.3 CaO基吸附剂的制备
        2.3.1 笼状Co_xMg_yCa_((1-x-y))O_z多功能吸附剂
        2.3.2 笼状X/Ce0_2-CaO(X=Fe,Co,Cu)多功能吸附剂
    2.4 实验装置
        2.4.1 固定床反应器
        2.4.2 气相产物组分分析设备
        2.4.3 燃料电池测试系统
    2.5 吸附剂的表征方法
        2.5.1 比表面积与孔隙度分析(BET)
        2.5.2 X射线衍射(XRD)
        2.5.3 热重分析(TG-DTA)
        2.5.4 场发射扫描电子显微镜(FESEM)
        2.5.5 高分辨透射电镜(HRTEM)
        2.5.6 吸附突破曲线-多循环稳定性测试
        2.5.7 吸附剂的非等温碳酸化动力学分析
    2.6 产物转化率和选择性的计算方法
第三章 多功能吸附剂的性能研究
    3.1 Co_xMg_yCa_((1-x-y))O_z多功能吸附剂表征及吸附性能测试
        3.1.1 XRD分析
        3.1.2 BET分析
        3.1.3 SEM分析
        3.1.4 TEM分析
        3.1.5 温度对吸附性能的影响
        3.1.6 吸附容量测试
    3.2 X/CeO_2-CaO(X=Fe,Co,Cu)多功能优先氧化-吸附剂表征及吸附性能测试
        3.2.1 XRD分析
        3.2.2 BET分析
        3.2.3 SEM分析
        3.2.4 TEM分析
        3.2.5 温度对吸附性能的影响
        3.2.6 吸附容量测试
    3.3 本章小结
第四章 吸附强化丙烷部分氧化制氢的研究
    4.1 Co_xMgyCa_((1-x-y))O_z对吸附强化丙烷部分氧化制氢性能的影响
        4.1.1 吸附强化产氢性能测试
        4.1.2 吸附剂多循环周期稳定性测试
        4.1.3 吸附剂碳酸化的热重动力学分析
        4.1.4 应用于SOFC系统性能的研究
    4.2 X/CeO_2-CaO (X=Fe,Co,Cu)多功能优先氧化-吸附剂对吸附强化丙烷部分氧化制氢性能的影响
        4.2.1 吸附强化产氢性能测试
        4.2.2 吸附剂多循环周期稳定性测试
        4.2.3 吸附剂碳酸化的热重动力学分析
        4.2.4 应用于SOFC系统性能的研究
    4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间科研项目及成果
    发表学术论文
    发明专利
    参与科研项目
致谢

(7)甲醇-H2能源体系的催化研究:进展与挑战(论文提纲范文)

1 甲醇——优异的氢能载体
    1.1 单位储氢密度比较
    1.2 甲醇-氢能体系的应用
2 甲醇产氢反应
3 甲醇-水重整制氢催化剂的进展
    3.1 甲醇水蒸气重整
    3.2 甲醇水液相重整制氢催化剂的开发
        3.2.1 负载型多相甲醇重整制氢催化剂
        3.2.2 均相甲醇制氢催化剂
        3.2.3 原子级分散Pt/碳化钼催化剂
4 结语

(8)金纳米团簇催化CO2选择性转化(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 CO_2转化利用
        1.2.1 CO_2活化利用方法
        1.2.2 CO_2转化反应
        1.2.2.1 CO_2环加成反应
        1.2.2.2 CO_2加氢反应
        1.2.2.3 CO_2羧化反应
        1.2.2.4 CO_2酰胺化、甲基化反应
    1.3 金纳米团簇发展背景
    1.4 金纳米团簇合成方法
        1.4.1 直接合成法
        1.4.2 尺寸聚集方法
        1.4.3 配体诱导交换法
        1.4.4 金属还原方法
        1.4.5 CO还原法
    1.5 金纳米团簇的结构
        1.5.1 内核结构
        1.5.1.1 二十面体结构
        1.5.1.2 十面体结构
        1.5.1.3 立方八面体
        1.5.1.4 面心立方结构(fcc)
        1.5.1.5 体心立方结构(bcc)
        1.5.1.6 六方密堆积结构(hcp)
        1.5.2 表面结构
    1.6 金纳米团簇在催化领域中的应用
        1.6.1 选择性氧化反应
        1.6.1.1 CO氧化
        1.6.1.2 烃类氧化
        1.6.1.3 醇类氧化
        1.6.2 选择性加氢反应
        1.6.2.1 不饱和酮或醛加氢
        1.6.2.2 4-硝基苯酚加氢
        1.6.2.3 对硝基苯甲醛加氢
        1.6.2.4 炔烃半加氢反应
        1.6.2.5 CO_2加氢反应
        1.6.3 偶联反应
        1.6.4 其它催化反应
    1.7 选题依据和研究内容
    参考文献
第二章 CO_2在非金属态金纳米团簇上的可控转化
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂与仪器
        2.2.2 金纳米团簇及负载型催化剂的制备
        2.2.2.1 [Au_9(PPh_3)_8](NO_3)_3和[Au_9(Me PPh_2)_8](NO_3)_3制备
        2.2.2.2 [Au_(11)(PPh_3)_8Cl_2]Cl和[Au_(11)(PyPPh_2)_8Cl_2]Cl制备
        2.2.2.3 Au_(36)(TBBT)_(24)和Au_(36)(TPBT)_(24)制备
        2.2.2.4 负载型催化剂制备
        2.2.3 表征
        2.2.4 理论计算方法
        2.2.5 CO_2催化转化性能评价
    2.3 结果和讨论
        2.3.1 金纳米团簇的结构及表征
        2.3.2 负载型金纳米团簇催化剂的表征
        2.3.3 载体对CO_2加氢反应的影响
        2.3.4 反应温度、压力和时间对CO_2加氢反应的影响
        2.3.5 配体对CO_2加氢反应的影响
        2.3.6 CO_2加氢反应路径的In-situ FT-IR研究
        2.3.7 DFT计算CO_2加氢反应可能的反应路径
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 周期结构Au_(8n+4)(SR)_(4n+8)纳米团簇选择性催化CO_2加氢反应
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 试剂与仪器
        3.2.2 金纳米团簇及负载型催化剂的制备
        3.2.2.1 Au_(28)(TBBT)_(20)制备
        3.2.2.2 Au_(36)(TBBT)_(24)、Au_(44)(TBBT)_(28)和Au_(52)(TBBT)_(32)制备..
        3.2.2.3 负载型催化剂制备
        3.2.3 表征
        3.2.4 理论计算方法
        3.2.5 CO_2催化转化性能评价
    3.3 结果和讨论
        3.3.1 金纳米团簇的结构及表征
        3.3.2 负载型金纳米团簇催化剂的表征
        3.3.3 CO_2加氢反应研究
        3.3.4 CO_2加氢反应中配体变化研究
        3.3.5 CO_2加氢反应路径的In-situ FT-IR研究
        3.3.6 DFT计算CO_2加氢反应可能的反应路径
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 不同晶相结构的金纳米团簇催化CO_2环加成反应
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 试剂与仪器
        4.2.2 金纳米团簇及负载型催化剂的制备
        4.2.2.1 Au_(38)S_2(S-Adm)_(20)制备
        4.2.2.2 Au_(30)(S-Adm)_(18)制备
        4.2.2.3 Au_(21)(S-Adm)_(15)制备
        4.2.3 表征
        4.2.4 CO_2环加成反应性能评价
    4.3 结果和讨论
        4.3.1 金纳米团簇的结构及表征
        4.3.2 CO_2环加成反应
        4.3.3 CO_2环加成反应机理的In-situ FT-IR研究
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 金纳米团簇二十面体结构融合对其催化活性的影响
    5.1 前言
    5.2 实验部分
        5.2.1 原料与试剂
        5.2.2 金纳米团簇及负载型催化剂的制备
        5.2.2.1 Au_(25)(SR)_(18)纳米团簇的制备
        5.2.2.2 Au_(38)(SR)_(24)纳米团簇的制备
        5.2.2.3 Au_(25)(PPh_3)_(10)(SC_2H_4Ph)_5Cl_2纳米团簇的制备
        5.2.2.4 负载型金纳米团簇催化剂的制备
        5.2.3 表征
        5.2.4 吡咯烷氧化性能评价
    5.3 结果和讨论
        5.3.1 金纳米团簇的结构及表征
        5.3.2 吡咯烷氧化反应
        5.3.3 吡咯烷氧化反应的In-situ FT-IR研究
        5.3.4 吡咯烷氧化反应的机理研究
    5.4 本章小结
    参考文献
第六章 全文总结和工作展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
附录
    攻读博士学位期间发表的期刊论文
致谢

(9)基于新型双功能催化剂的二氧化碳捕集和利用研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 研究背景
        1.2.1 我国碳排放现状分析
        1.2.2 CO_2的捕集
        1.2.3 CO_2加氢制备CO
    1.3 课题研究意义
    1.4 课题研究内容
第二章 催化剂制备及分析方法
    2.1 试剂及设备
    2.2 催化剂制备
        2.2.1 CaO样品的制备
        2.2.2 不同钙基前驱体催化剂的制备
        2.2.3 不同Ni含量催化剂的制备
    2.3 催化剂表征
        2.3.1 BET孔结构分析
        2.3.2 SEM扫描电镜
        2.3.3 X射线衍射(XRD)
        2.3.4 H_2-程序升温还原(H_2-TPR)分析
        2.3.5 热重分析
    2.4 催化剂活性评价
    2.5 小结
第三章 不同前驱体对CaO吸附CO_2性能的影响
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.1.1 催化剂的制备
        3.1.2 CaO活性评价
        3.1.3 CaO表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 CaO材料的微观形貌及孔结构特征
        3.3.2 CaO吸附性能测试
        3.3.3 CaO稳定性检测
    3.4 小结
第四章 改性Ni/CaO-DFM转化CO_2性能
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 催化剂的制备
        4.2.2 催化剂活性评价
        4.2.3 催化剂表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 不同前驱体Ni/CaO-DFM吸附CO_2性能分析
        4.3.2 不同前驱体Ni/CaO-DFM孔结构性质及表面结构表征
        4.3.3 不同前驱体Ni/CaO-DFM的物相分析
        4.3.4 不同前驱体Ni/CaO-DFM还原性分析
        4.3.5 不同前驱体Ni/CaO-DFM的催化性能
        4.3.6 不同Ni含量Ni/CaO-DFM孔结构性质及表面结构表征
        4.3.7 不同Ni含量Ni/CaO-DFM吸附转化CO_2性能测试
    4.4 小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 不足与展望
参考文献
攻读学位期间所取得的相关科研成果
致谢

(10)钛改性SBA分子筛镍基催化剂及其CO选择性甲烷化性能(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 富氢气体中CO的脱除方法
        1.2.1 CO脱除的物理方法
        1.2.2 CO脱除的化学方法
    1.3 CO选择性甲烷化催化剂的研究进展
        1.3.1 活性组分
        1.3.2 助剂
        1.3.3 载体
    1.4 介孔分子筛SBA-15与SBA-16
        1.4.1 介孔分子筛SBA-15与SBA-16 的简介
        1.4.2 介孔分子筛SBA-15与SBA-16 的改性
        1.4.3 介孔分子筛SBA-15与SBA-16 在催化领域的应用
    1.5 论文的选题意义及研究内容
        1.5.1 选题意义
        1.5.2 研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验试剂及仪器
    2.2 催化剂的表征方法
        2.2.1 X-射线衍射分析(XRD)
        2.2.2 N_2 吸附-脱附分析(N_2 adsorption-desorption)
        2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.4 透射电子显微镜(TEM)
        2.2.5 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)
        2.2.6 X射线光电子能谱(XPS)
        2.2.7 程序升温还原(H2-TPR)
    2.3 催化剂的性能评价
    2.4 数据处理方法
第三章 Ni/Ti-SBA-16 催化剂的合成及其CO选择性甲烷化性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 催化剂合成
        3.2.2 催化剂性能评价
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 Ti-SBA-16的结构表征与分析
        3.3.2 Ni/Ti-SBA-16 的结构表征与分析
        3.3.3 催化剂性能影响因素及其评价
    3.4 本章小结
第四章 Ni/Ti-SBA-15 催化剂的合成及其CO选择性甲烷化性能
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 催化剂合成
        4.2.2 催化剂性能评价
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Ti-SBA-15的结构表征与分析
        4.3.2 Ni/Ti-SBA-15 的结构表征与分析
        4.3.3 催化剂活性影响因素及其评价
        4.3.4 Ti-SBA-16与Ti-SBA-15 的催化性能对比
    4.4 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
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四、选择性氧化脱除甲醇重整氢源中CO的研究(论文参考文献)

  • [1]化学链耦合催化重整热解生物油制备合成气[J]. 孙焱,沈晓文,许细薇,蒋恩臣,刘雪聪. 化工学报, 2021(11)
  • [2]Pd基催化剂结构调变对乙炔选择性加氢反应活性和选择性调控[D]. 齐亚敏. 太原理工大学, 2021
  • [3]基于金属有机框架材料磁性催化剂制备及其液相有机催化反应性能研究[D]. 刘建芳. 北京化工大学, 2021
  • [4]锆基催化剂用于甲烷和二氧化碳合成乙酸的研究[D]. 李玉峰. 江南大学, 2021(01)
  • [5]以金属-有机单元为模板制备多孔金属硅酸盐材料以及催化性质研究[D]. 叶嘉辉. 广东工业大学, 2021(08)
  • [6]丙烷部分氧化原位吸附强化制氢的研究[D]. 蒋志强. 广东工业大学, 2021
  • [7]甲醇-H2能源体系的催化研究:进展与挑战[J]. 范舒睿,武艺超,李小年,林丽利. 化学通报, 2021(01)
  • [8]金纳米团簇催化CO2选择性转化[D]. 杨丹. 南京大学, 2020(12)
  • [9]基于新型双功能催化剂的二氧化碳捕集和利用研究[D]. 康东芮. 河北工业大学, 2020
  • [10]钛改性SBA分子筛镍基催化剂及其CO选择性甲烷化性能[D]. 赵华. 华南理工大学, 2020

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甲醇重整氢源中CO的选择性氧化去除研究
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