亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        Pd-In2O3/γ-Al2O3對二氧化碳加氫甲烷化的催化活性研究

        2021-10-14 07:54:30俞倩倩
        化學(xué)工程師 2021年9期
        關(guān)鍵詞:空速轉(zhuǎn)化率表面積

        鄧 淋,俞倩倩

        (1.云南聚賢環(huán)保科技有限公司,云南 昆明650000;2.昆明市生態(tài)環(huán)境工程評估中心,云南 昆明650000)

        常溫常壓下,CO2是一種不可燃的無色無味氣體,其可作為滅火材料使用,同時也是植物光合作用不可或缺的養(yǎng)分[1]。在工業(yè)革命以前,一直處在動物和人類生存釋放CO2,植物吸收CO2的穩(wěn)定循環(huán)中,大氣中CO2含量基本保持穩(wěn)定[2]。

        隨著工業(yè)革命的發(fā)展,大量礦石燃料的燃燒,釋放出大量CO2,以及大量的森林植被被破壞,打破了自然界的碳循環(huán)收支平衡,導(dǎo)致CO2在大氣中的含量不斷攀升,給人類帶來了一系列生存環(huán)境問題[3],但同時CO2也是一種儲量豐富、廉價易得的碳資源,通過催化轉(zhuǎn)化,將CO2高效地轉(zhuǎn)化為具有高經(jīng)濟附加值的產(chǎn)品不失為一條減少CO2排放的出路[4,5]。在CO2催化轉(zhuǎn)化研究方向中,CO2加氫甲烷化一直是研究的熱點,然而CO2的化學(xué)惰性限制了其轉(zhuǎn)化技術(shù)的發(fā)展,找到一種合適的催化劑,能有效提高CO2轉(zhuǎn)化效率,降低CO2反應(yīng)溫度成了研究的重點[6]。

        本文以γ-Al2O3作為載體,研究了不同活性組分量和反應(yīng)條件對催化劑活性的影響,同時探究了制得的Pd-In2O3/γ-Al2O3的穩(wěn)定性。

        1 實驗部分

        1.1 儀器和試劑

        微型固定床(北京航天世紀(jì)星,定做);7890A型氣相色譜儀(安捷倫);ASAP 2020M型比表面積分析儀(德國麥克)。

        無水乙醇、丙酮、Pd(NO3)2、In(NO3)3、NaAlO2、HCl,所有藥劑均為分析純。

        CO2/Ar(3∶2),高純H2、Ar氣,大連大特氣體產(chǎn)品有限公司。

        1.2 催化劑的制備方法

        1.2.1 γ-Al2O3的制備 將NaAlO2溶于超純水中,80℃恒溫水浴中,邊攪拌,邊緩慢加入HCl溶液,將溶液pH值調(diào)節(jié)于8.5~9.0之間,停止攪拌,80℃恒溫水浴靜置反應(yīng)30min,過濾,無水乙醇與丙酮(質(zhì)量比為3.5∶1)的混合液洗滌,去除濾渣中Cl-,濾渣轉(zhuǎn)移至燒杯中,100℃烘干2h,在N2氣氛下,400℃氣氛爐中鍛燒3h即可制得γ-Al2O3備用。

        1.2.2 Pd-In2O3/γ-Al2O3的制備 取一定量Pd(NO3)2和In(NO3)3溶于超純水中配置成溶液,按等體積浸漬法取置γ-Al2O3于溶液中,超聲波震蕩,攪拌30min,靜置2h后100℃烘干過夜,在N2氣氛下,480℃氣氛爐中鍛燒3h,冷卻后置于石英管反應(yīng)器中,在40mL·min-1的H2氣氛下,在400℃還原2h,得到催化劑Pd-In2O3/γ-Al2O3。

        1.3 催化劑活性評價

        以2%Pd-In2O3/γ-Al2O3作為研究催化劑,取催化劑(過40~60目篩)2.0g,置于固定床反應(yīng)器中,一定溫度、常壓下,通入CO2和H2的混合氣,8℃·min-1升溫至反應(yīng)溫度,恒溫反應(yīng)4h后,氣相色譜TCD檢測器分析尾氣成分,計算氣體中各組分的量。

        1.4 BET測試

        比表面積分析儀上測試,N2作為吸附氣。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 不同劑量的Pd對催化劑Pd-In2O3/γ-Al2O3性能影響

        為確定活性組分Pd的最優(yōu)劑量,在400℃,物質(zhì)量比為nCO2∶nH2=1∶4,空速為6800h-1的條件下,探究了不同Pd組分量對催化劑活性和比表面積的影響,結(jié)果見圖1。

        圖1 不同含量的Pd的催化劑的活性Fig.1 Effect of Pd loading on the activity of catalysts

        由圖1可知,Pd的加入能提高催化劑對CO2的轉(zhuǎn)化率,但這種提高并不會隨著Pd的增加持續(xù)提高,添加0.5%的Pd后,CO2的轉(zhuǎn)化率有了大幅度的增加,增加了19.49%,達(dá)到了77.75%,而Pb的加入,對CH4的選擇性提高并不明顯,添加0.5%的Pd后,CH4的選擇性僅僅增加了1.88%,達(dá)到了77.75%,隨著Pb的進(jìn)一步增加,CH4的選擇性增加的量更少,當(dāng)Pb的量增加到2%以后,再增加Pb的含量,CO2的轉(zhuǎn)化率和CH4的選擇性基本不增加,甚至還出現(xiàn)了下降。

        對不同Pb含量的催化劑進(jìn)行BET實驗,結(jié)果見表1。

        表1 催化劑比表面積Tab.1 BET analysis of catalysts

        由表1可知,當(dāng)Pb含量從0增加到0.5%時,催化劑的比表面積從357m2·g-1下降到325m2·g-1,且隨著Pb含量的增加,比表面積也在不斷下降,當(dāng)Pb含量為2.0%時,比表面積為247m2·g-1,而比表面積的下降,會導(dǎo)致催化劑活性位與氣體分子接觸的機會減少,進(jìn)而降低催化活性,不同Pb含量的催化實驗也驗證了這點,綜合考慮,Pb的最佳含量為2.0%[7]。

        2.2 溫度對催化劑活性的影響

        為確定最佳反應(yīng)溫度,在物質(zhì)量比為nCO2∶nH2=1∶4,空速為6800h-1的條件下,探究了不同溫度對催化劑活性的影響,結(jié)果見圖2。

        圖2 溫度對催化劑活性的影響Fig.2 Effect of temperature on the activity of catalysts

        由圖2可知,在反應(yīng)過程中CO2的轉(zhuǎn)化率的變化規(guī)律呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢,而CH4選擇性呈現(xiàn)先上升,后趨于穩(wěn)定的變化趨勢,在200℃時,CO2轉(zhuǎn)化率為26.52%,CH4選擇性為49.68%,隨著溫度的上升,CO2轉(zhuǎn)化率和CH4選擇性都快速上升,當(dāng)溫度達(dá)到400℃,CO2轉(zhuǎn)化率為88.97%,達(dá)到最高值,CH4選擇性為97.75%,隨著溫度的繼續(xù)升高,CH4選擇性基本不變,CO2轉(zhuǎn)化率下降,造成這一變化規(guī)律的原因是,CO2是一個相對穩(wěn)定的線型結(jié)構(gòu)分子,如需讓CO2分子活化,需要一定的溫度和壓力,而熱力學(xué)分析表明,CO2加氫甲烷化是一個放熱反應(yīng),低溫更利于反應(yīng)的進(jìn)行,所以存在一個臨界溫度,當(dāng)溫度高于此溫度時,高溫會成為制約反應(yīng)的主要因素之一[8]。

        2.3 反應(yīng)物配比對催化劑活性的影響

        為確定最佳反應(yīng)物配比,在400℃、空速為6800h-1的條件下,探究了不同H2/CO2物質(zhì)的量之比對催化劑活性的影響,結(jié)果見圖3。

        圖3 反應(yīng)物配比對催化劑活性影響Fig.3 Effect of reactant ratio on the activity of catalysts

        由圖3可知,隨著H2/CO2物質(zhì)的量之比的增加,CO2的的轉(zhuǎn)化率總體呈現(xiàn)增加的趨勢,但當(dāng)在H2/CO2物質(zhì)的量之比大于5后,增幅都不大,在H2/CO2物質(zhì)的量之比為6處還有一定下降,這是由于H2分子的增加,會有足夠的活化氫分子與CO2發(fā)生反應(yīng),但催化劑上的H2吸附活性位點是一定的[9],當(dāng)H2增加到一定量后,吸附位點會達(dá)到飽和,此時與CO2反應(yīng)的活化氫分子達(dá)到峰值,再增加氫分子量也不能增加CO2的轉(zhuǎn)化率[6,10]。

        CH4的選擇性隨著氫碳比的增加先增加,后下降,且下降的趨勢比較明顯,當(dāng)H2/CO2物質(zhì)的量之比為4時,CH4選擇性最優(yōu),達(dá)到97.75%,且甲烷收率也最高,達(dá)到86.97%,這是由于CO2加氫甲烷化反應(yīng)是一個復(fù)雜的多級反應(yīng),副反應(yīng)較多,隨著碳?xì)浔鹊淖兓瑢?dǎo)致CO2加氫甲烷化反應(yīng)的中間產(chǎn)物會和H2發(fā)生反應(yīng),影響CH4的選擇性[11,12]。

        2.4 空速對催化劑活性的影響

        為確定最佳反應(yīng)空速,在400℃、物質(zhì)量比為nCO2∶nH2=1∶4,探究了不同空速對催化劑活性的影響,結(jié)果見圖4。

        圖4 空速對催化劑活性影響Fig.4 Effect of airspeed on the activity of catalysts

        由圖4可知,最優(yōu)空速為6800h-1,此時CO2轉(zhuǎn)化率和CH4選擇性都達(dá)到最大,在空速小于6800h-1時,CO2轉(zhuǎn)化率和CH4選擇性都隨空速的增大而增加,這是由于,空速小于6800h-1時,催化劑活性位點所吸附的反應(yīng)物分子并未達(dá)到飽和,適當(dāng)增加催化劑單位面積接觸的分子數(shù),能提高反應(yīng)發(fā)生的幾率,進(jìn)而提高CO2轉(zhuǎn)化率,且CO2加氫甲烷化反應(yīng)是一個放熱反應(yīng),一定的空速能帶走反應(yīng)產(chǎn)生的熱量,進(jìn)而保證反應(yīng)溫度處于適宜水平,使反應(yīng)能順利進(jìn)行,也可有效避免反應(yīng)過程中催化劑因局部溫度過高而失活。而過高的空速(大于6800h-1)也會阻礙反應(yīng)的進(jìn)行,氣流速度過快,會導(dǎo)致被催化劑吸附的分子還未發(fā)生反應(yīng)就被排出反應(yīng)器,且過快的空速會帶走大量的熱量,使得反應(yīng)溫度過低,這也會影響反應(yīng)的進(jìn)行,同時,催化劑表面活性位是有限的,單位面積內(nèi)的分子過多,并不能無限的增加被吸附的分子量[6,8],所以導(dǎo)致當(dāng)空速大于6800h-1時,CO2轉(zhuǎn)化率和CH4選擇性等候出現(xiàn)下降。

        2.5 催化劑穩(wěn)定性

        在400℃,物質(zhì)量比為nCO2∶nH2=1∶4、空速為6800h-1的條件下,探究了催化劑72h內(nèi)的穩(wěn)定性,結(jié)果見圖5。

        圖5 催化劑的穩(wěn)定性Fig.5 Stability of catalyst

        由圖5可以看出,催化劑在連續(xù)催化反應(yīng)72h過程中,CH4選擇性一直保持在一個較好的水平,而CO2的轉(zhuǎn)化率有逐漸加快下降的趨勢,在反應(yīng)48h后,CO2的轉(zhuǎn)化率為81.29%,CH4選擇性為95.21%,在反應(yīng)72h后,CH4選擇性依然有93.03%,CO2的轉(zhuǎn)化率為72.98%,這是由于隨著反應(yīng)的進(jìn)行,在長時間高溫作用下,催化劑的活性組分會發(fā)生變化,且孔道內(nèi)會有積碳的產(chǎn)生,導(dǎo)致孔道堵塞和活性位的減少,進(jìn)而降低催化劑活性[13]。

        3 結(jié)論

        Pd的加入顯著提高了催化劑活性,但會使催化劑比表面積下降,通過不同劑量的Pd活性研究表面,2%的Pb的添加量最優(yōu),其在最優(yōu)反應(yīng)條件:400℃,物質(zhì)量比為nCO2∶nH2=1∶4,空速為6800h-1的條件下,CO2轉(zhuǎn)化率為88.97%,CH4選擇性為97.75%。

        催化劑穩(wěn)定性實驗表明,催化劑的選擇性在72h內(nèi)都能保持在較高的水平,93.03%以上,而CO2的轉(zhuǎn)化率則有逐漸加快下降的趨勢。

        猜你喜歡
        空速轉(zhuǎn)化率表面積
        積木的表面積
        巧算最小表面積
        我國全產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域平均國際標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化率已達(dá)75%
        巧求表面積
        波音737NG 空速管加溫故障分析
        孔道可調(diào)控的鋰離子電池?zé)o定形碳負(fù)極材料
        表面積是多少
        曲料配比與米渣生醬油蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化率的相關(guān)性
        737NG空速管加溫故障分析和預(yù)防措施研究
        一種超重力場中高空速選擇性催化裝置與方法
        山西化工(2016年6期)2016-04-09 07:17:41
        国产精品午夜爆乳美女视频| 偷拍视频这里只有精品| 福利视频一区二区三区| 欧美人做人爱a全程免费| 欧美情侣性视频| 欧美片欧美日韩国产综合片| 精品精品国产三级av在线| 无码aⅴ精品一区二区三区浪潮| 色偷偷av亚洲男人的天堂| 精品久久杨幂国产杨幂| 中文字幕亚洲一区视频| 国产精品乱码人妻一区二区三区| 亚洲va中文字幕无码| 久热re在线视频精品免费| 一区二区三区中文字幕在线观看| 人妻无码一区二区三区| 亚洲av成人综合网| 91精品国产综合久久青草| 91亚洲国产成人精品一区.| 正在播放国产多p交换视频| 首页动漫亚洲欧美日韩 | 成人综合激情自拍视频在线观看| 国产内射一级一片内射视频| 三级特黄60分钟在线观看| 亚洲AV无码久久精品国产老人| 美女被强吻并脱下胸罩内裤视频| 特级做a爰片毛片免费看| 永久免费无码av在线网站| 国产杨幂AV在线播放| 国产熟女露脸91麻豆| 48沈阳熟女高潮嗷嗷叫| 欧美 亚洲 国产 日韩 综AⅤ | 欧美日韩中文字幕久久伊人| 亚洲av无吗国产精品| 又紧又大又爽精品一区二区| 波多野结衣aⅴ在线| 久久精品国产亚洲av高清蜜臀| 精品含羞草免费视频观看| 无码任你躁久久久久久| 91久国产在线观看| 亚洲色图三级在线观看|