碳納米管負(fù)載鎳基催化劑在生物油重整制氫方面的基礎(chǔ)應(yīng)用研究.pdf

1、生物質(zhì)是一種資源豐富、環(huán)境友好的可再生資源，生物質(zhì)制氫是最具發(fā)展?jié)摿Φ男碌闹茪渫緩街?，生物質(zhì)制氫尚處于研發(fā)階段，提高氫氣產(chǎn)率和能量效率、降低制氫成本以及減少催化劑失活等是生物質(zhì)制氫研發(fā)過程中尚待解決的關(guān)鍵問題。碳納米管（CNT）作為催化材料具有明顯不同于傳統(tǒng)催化材料的特性和潛力，可望在精細(xì)化學(xué)品合成、石油化工產(chǎn)品的加工轉(zhuǎn)化及燃料電池等領(lǐng)域發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)異性能，受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。
　　 本論文創(chuàng)新性的提出以碳納米管為

2、催化劑載體制備催化劑應(yīng)用于生物油重整制氫?？疾炝颂技{米管負(fù)載鎳金屬催化劑制備過程中有關(guān)因素的影響，并主要研究了其在催化和電催化水蒸氣重整生物油制氫反應(yīng)過程中的有關(guān)規(guī)律。具體的研究工作主要集中在以下幾個方面。
　　 一、碳納米管負(fù)載鎳基催化劑的制備和篩選
　　 通過尿素水解均勻沉淀法制備了一種能夠在低溫條件下、提高生物油重整制氫效率、并且有較長使用壽命的碳納米管負(fù)載鎳催化劑。對這種催化劑的制備條件進(jìn)行了初步研究和優(yōu)化，并探

3、討了金屬含量對水蒸氣重整生物油制氫反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和氫產(chǎn)率的影響。
　　 二、碳納米管負(fù)載鎳基催化劑在水蒸氣重整生物油制氫方面的研究
　　 對通過尿素水解均勻沉淀法制備的15％Ni-CNTs催化劑進(jìn)行細(xì)致研究，探討了其應(yīng)用于水蒸氣重整生物油制氫反應(yīng)時，重整溫度、空速、以及S/C等反應(yīng)條件對生物油轉(zhuǎn)化率、氫產(chǎn)率以及產(chǎn)物分布的影響。同時考察了催化劑的壽命。研究表明在T=550℃，S/C=6.1，GHSV=12000h-1和P=1

4、 atm的條件下，氫產(chǎn)率和碳轉(zhuǎn)化率分別達(dá)到了92.5％和94.9％。催化劑在T=500℃，S/C=6.1，GHSV=12000h-1和P=1 atm的條件下，壽命達(dá)到15小時。
　　 三、碳納米管負(fù)載鎳基催化劑在電催化水蒸汽重整生物油制氫的研究
　　 研究了電催化方法對15％Ni-CNTs催化劑水蒸氣重整生物油制氫反應(yīng)的促進(jìn)作用。探討了了重整溫度、電流、以及空速等對生物油轉(zhuǎn)化率、氫產(chǎn)率以及產(chǎn)物分布的影響。研究發(fā)現(xiàn)電流的通

5、入使生物油轉(zhuǎn)化率和氫氣產(chǎn)率都大大提高了，并且增大了H2的百分含量，而降低了CH4和CO的百分含量。例如在T=400℃，S/C=6.1，GHSV=12000h-1和P=1 atm的條件下，電流從0-4A變化時，氫產(chǎn)率從55.0％上升到87.5％，碳轉(zhuǎn)化率從63.2％上升到90.6％，而CH4含量從3.5％下降到1.2％。同時，我們也對生物油電催化水蒸氣重整制氫的機(jī)理進(jìn)行了初步探討。
　　 四、不同的Ni/CNTs制備方法對水蒸氣重

6、整生物油制氫的影響
　　 我們利用乙二醇分散碳酸鈉沉淀法、尿素水解均勻沉淀法以及氨水化學(xué)沉積法等三種不同方法制備了15％的Ni/CNTs并對比了他們在低溫下的水蒸汽催化生物油重整制氫反應(yīng)效果。三種方法的氫產(chǎn)率從69.4％到83.0％，并且都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)商業(yè)催化劑Ni/Al2O3。XRD和TEM表征結(jié)果表明，催化劑金屬粒子粒徑大小的規(guī)律為氨水沉淀法>尿素水解均勻沉淀法>乙二醇分散碳酸鈉沉淀法。而從催化劑性能來說，乙二醇分散碳酸鈉沉