代小平
,
余长春
,
李然家
,
师海波
,
沈师孔
催化学报
在Co/SiO2催化剂中加入少量CeO2助剂,能够提高其催化费托(FT)反应的活性和液态烃(C5+)的选择性,特别是可以生成优质的高附加值柴油及润滑油基础油(C12+),但助剂CeO2对Co/SiO2催化剂的作用目前仍存在争议.本文利用X射线衍射、程序升温还原、程序升温脱附、程序升温表面反应、X射线光电子能谱、扫描电镜和同位素脉冲反应结合H-D同位素交换等方法对催化剂进行了表征,并采用微反评价考察了催化剂的催化性能.表征结果表明,少量CeO2助剂的添加提高了活性组分Co在催化剂表面的分散度,降低了催化剂表面Co的晶粒度,使催化剂对CO和H2的吸附性能发生了改变.同位素脉冲反应结合H-D交换实验表明,CeO2的添加减弱了Co的金属性,提高了其吸附解离氢的能力和CO吸附量,增大了催化剂表面活性碳物种的浓度和聚合趋势,使FT合成的碳链增长几率增大至0.90,产物中液态烃选择性和重质烃含量明显增加,说明CeO2的加入有利于生成高附加值的柴油和润滑油基础油.
关键词:
钴
,
氧化铈
,
助剂
,
负载型催化剂
,
费托合成
,
链增长几率
代小平
,
余长春
催化学报
doi:10.3724/SP.J.1088.2011.10416
采用溶胶-凝胶法制备了不同B位可变价离子的LaMO3 (M= Cr,Mn,Fe,Co)复合氧化物氧载体,采用X射线衍射、N2吸附-脱附、扫描电镜及CH4程序升温表面反应等手段对氧载体进行了表征,并用于直接选择氧化CH4的反应中.结果表明,Cr,Mn,Fe 和Co均能形成LaMO3纳米复合钙钛矿结构,其氧物种氧化能力大小顺序为LaCoO3＞ LaMnO3＞ LaFeO3＞ LaCrO3.在连续流动化学循环甲烷重整反应中,LaFeO3中的氧物种具有更好的选择氧化性能(H2/CO= 2.06),其CH4转化率和CO选择性分别达到89.6％和98.9％.10个连续顺序氧化-还原化学循环重整反应中,CH4转化率约为60％～70％,CO选择性达98％以上；且其结构保持了较高的稳定性.
关键词:
甲烷
,
化学循环重整
,
钙钛矿
,
B位离子
,
氧载体
,
合成气
李然家
,
余长春
,
代小平
,
沈师孔
催化学报
用自燃烧法制备了钙钛矿型La0.8Sr0.2FeO3催化剂. 用H2-TPR考察了催化剂表面的氧消耗过程,用程序升温表面反应(TPSR)研究了甲烷与催化剂表面氧物种的反应,用在线质谱脉冲反应和甲烷/氧切换反应研究了催化剂的晶格氧选择氧化甲烷制合成气. 结果表明,催化剂上存在两种氧物种,无气相氧存在时,强氧化性氧物种首先将甲烷氧化为CO2和H2O; 而后提供的氧化性较弱的晶格氧具有良好的甲烷部分氧化选择性,可将甲烷氧化为合成气CO和H2 (选择性可达95%以上). 在900 ℃下的CH4/O2切换反应结果表明,甲烷能与La0.8Sr0.2FeO3中的晶格氧反应选择性地生成CO和H2,失去晶格氧的La0.8-Sr0.2FeO3能与气相氧反应恢复其晶格氧. 在合适的反应条件下,用La0.8Sr0.2FeO3催化剂的晶格氧代替分子氧按Redox模式实现甲烷选择氧化制合成气是可能的.
关键词:
甲烷
,
钙钛矿型氧化物
,
晶格氧
,
部分氧化
,
合成气
李然家
,
余长春
,
代小平
,
沈师孔
催化学报
采用热重分析技术在甲烷气氛下考察了储氧材料Fe2O3提供晶格氧的过程,用甲烷/氧切换反应和在线质谱检测方法研究了以Fe2O3晶格氧代替气相氧用于甲烷部分氧化制合成气的可能性. 结果表明,Fe2O3在甲烷气氛下的还原过程包括Fe2O3→Fe3O4和Fe3O4→FeO→Fe,甲烷被氧化为CO2和H2O. 在750 ℃下进行的CH4/O2切换反应结果表明,首先,约25%的CH4与Fe2O3中的晶格氧反应,生成CO2和H2O,然后,生成的CO2和H2O与剩余的约75%的CH4在Ni/Al2O3催化剂上进行蒸汽重整和CO2重整,从而按燃烧-重整机理实现甲烷部分氧化制合成气. 选择合适的CH4/O2切换条件,可使甲烷高转化率、高选择性地生成合成气.
关键词:
晶格氧
,
甲烷
,
部分氧化
,
合成气
,
氧化铁
,
镍
,
氧化铝
,
燃烧-重整
代小平
,
余长春
,
吴琼
催化学报
以La0.8Sr0.2Fe0.9CO0.1O3钙钛矿氧化物作氧载体,采用连续流动反应和连续顺序Redox反应考察了氧物种氧化甲烷的反应性能.结果表明,连续流动反应中La0.8Sr0.2Fe0.9CO0.1O3氧化物的氧物种能选择氧化甲烷生成合成气.在适宜的再氧化条件下,通过连续顺序Redox反应实现了La0.8Sr0.2Fe0.9CO0.1O3氧化物的氧物种氧化甲烷连续生成合成气,消耗的氧物种可通过与气相氧反应而得到补充.但随着Redox反应的进行,氧化物的持续供氧性能下降,钙钛矿结构被破坏.
关键词:
La0.8Sr0.2Fe0.9CO0.1O3
,
钙钛矿
,
氧载体
,
甲烷
,
合成气
,
氧化还原反应
代小平
,
余长春
,
沈师孔
催化学报
在用于F-T合成的Co/Al2O3催化剂中加入少量助剂,能够提高CO转化率和C5+烃选择性.主要考察了助剂CeO2添加量和催化剂焙烧温度等因素对F-T合成反应的影响,并通过程序升温还原、程序升温氧化及X射线衍射等手段对催化剂进行了表征.结果表明,在Co/Al2O3催化剂中加入少量CeO2(n(Ce)/n(Co)=0.1～0.14),能够有效提高催化剂的催化活性和C5+烃选择性;焙烧温度则以相反的趋势控制F-T反应活性和链增长几率;助剂的加入降低了催化剂的起始还原温度,改善了催化剂的还原性能.但是,催化剂的积碳量有所增加,经10h反应后,催化剂上存在两种类型的积碳.
关键词:
费-托合成
,
二氧化铈
,
钴催化剂
,
氧化铝
,
程序升温还原
,
程序升温氧化
,
积碳
代小平
,
余长春
,
李然家
催化学报
在固定床反应器上考察了原粒度(1～3 mm)CeO2助Co/SiO2催化剂的费托反应性能,提出了催化剂失活的机理,并采用程序升温还原、X射线衍射和X射线光电子能谱对催化剂进行了表征.结果表明,在1.5 Mpa,488 K和400 h-1条件下进行的300 h稳定性实验中,原粒度CeO2助Co/SiO2催化剂上的CO平均转化率达到41%,液态烃选择性达到85%,液态烃中C10+烃的质量含量占88%以上.反应器出口的催化剂中有少量的CoO和Co2SiO4生成催化剂的失活过程受动力学控制而非热力学控制,催化剂的失活机理为:高分散的纳米Co离子在反应器出口高水蒸气压力的作用下,以CoO为中间物种,与水合SiO2作用生成Co2SiO4,即Co+H2O→CoO+H2,SiO2+H2O→Osi(OH)2,2CoO+Osi(OH)2→Co2SiO4+H2O.
关键词:
二氧化铈
,
钴
,
二氧化硅
,
负载型催化剂
,
费托合成
,
催化剂失活
代小平
,
余长春
,
沈师孔
催化学报
对用于F-T合成制液态烃的Co/Al2O3催化剂进行了程序升温还原研究,确定了合适的还原活化温度(约600～800 K), 同时考察了钴负载量和焙烧温度对催化剂活性的影响. 结果表明,钴负载量和焙烧温度对C5+收率的影响十分显著. 用CODEX优化软件对钴负载量和催化剂焙烧温度进行了优化. 结果表明,比较理想的钴负载量为11.6%, 焙烧温度为651 K. XRD测试结果表明,在较高温度焙烧的催化剂由于易生成CoAl2O4尖晶石,导致催化剂的活性显著降低.
关键词:
费-托合成
,
液态烃
,
钴
,
负载型催化剂
,
钴负载量
,
焙烧温度
,
化学计量优化与设计软件
