用于二甲醚水蒸氣重整制氫的固體酸與金屬催化劑研究.pdf

1、目前化石燃料的大量使用給我們帶來了能源危機和各種各樣的環(huán)境問題。因此，有必要尋求一種清潔的可再生能源。氫氣作為一種新型的可再生能源越來越受到各國政府和研究者的關(guān)注。在過去的幾年里，氫燃料電池，如質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFCs），以其較高的能量轉(zhuǎn)化效率成為國內(nèi)外學者的研究熱點。然而作為一種新型氣態(tài)能源，氫氣難以被儲存、壓縮和運輸。這限制了氫燃料電池在車輛上的廣泛應用。故發(fā)展在線制氫技術(shù)很有必要。二甲醚水蒸氣重整（DME SR）制氫被認為

2、是一種非常有前途的車載制氫路線。針對二甲醚水蒸氣重整的特點，我們分別研究了P改性的HZSM-5固體酸催化劑和Cu基尖晶石甲醇水蒸氣重整催化劑。
　　采用浸漬法制備了不同P含量的P改性HZSM-5固體酸催化劑，詳細研究了P改性對HZSM-5酸性及二甲醚水蒸氣重整制氫活性的影響。與未改性的HZSM-5相比，P改性的HZSM-5催化劑（與CuZnAlO催化劑混合）在二甲醚水蒸氣重整過程中表現(xiàn)出更高的CO2選擇性和更好的穩(wěn)定性。通過N2吸

3、附-脫附、XRD、O2-TPO、NH3-TPD、pyridine-IR、31P MAS NMR等技術(shù)對催化劑進行了表征。NH3-TPD結(jié)果表明，P改性后 HZSM-5催化劑的酸量和酸強度均發(fā)生了改變。結(jié)合31P MAS NMR、NH3-TPD及pyridine-IR結(jié)果，提出了P改性HZSM-5的可能的機理模型。
　　通過檸檬酸輔助的溶膠-凝膠法制備了一系列銅基尖晶石催化劑（CuM2O4, M=Cr, Mn, Fe, Co, Al

4、），并考察了銅基尖晶石催化劑與5％ P/HZSM-5在二甲醚水蒸氣重整中的耦合作用。發(fā)現(xiàn)在所有的尖晶石樣品中，CuFe2O4催化劑具有最好的催化性能。XPS和XAFS結(jié)果表明，CuFe2O4催化劑具有最高的Cu+/Cu比例，而Cu+的存在有利于甲醇水蒸氣重整反應中間物種HCOO-和COO-的形成，因此CuFe2O4催化劑具有更好的催化活性及CO2選擇性。此外，還研究了CuFe2O4催化劑與5% P/HZSM-5不同混合比例對二甲醚水蒸氣