Nd, Ce和La改性对Ni/SBA-15催化剂在CH4/CO2重整反应中性能的影响

doi:10.1016/S1872-2067(14)60095-4

催化学报 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (9): 1520-1528.DOI: 10.1016/S1872-2067(14)60095-4

Nd, Ce和La改性对Ni/SBA-15催化剂在CH₄/CO₂重整反应中性能的影响

刘会敏, 李宇明, 吴昊, 杨维维, 贺德华

清华大学化学系, 有机光电子与分子工程教育部重点实验室, 北京100084

收稿日期:2014-02-14 修回日期:2014-03-25 出版日期:2014-08-19 发布日期:2014-08-22
通讯作者: 贺德华
基金资助:
国家重点基础研究发展计划（973计划，2011CB201405）；国家自然科学基金（21073104，20921001）.

Effects of Nd, Ce, and La modification on catalytic performance of Ni/SBA-15 catalyst in CO₂ reforming of CH₄

Huimin Liu, Yuming Li, Hao Wu, Weiwei Yang, Dehua He

Innovative Catalysis Program, Key Laboratory of Organic Optoelectronics and Molecular Engineering of Ministry of Education, Department of Chemistry, Tsinghua University, Beijing 100084, China

Received:2014-02-14 Revised:2014-03-25 Online:2014-08-19 Published:2014-08-22
Supported by:
This work was supported by the National Basic Research Program of China (973 Program, 2011CB201405) and the National Natural Science Foundation of China (21073104, 20921001).

摘要/Abstract

摘要：

以稀土金属Nd，Ce或La的氧化物为助剂，采用β-环糊精浸渍法对Ni/SBA-15催化剂进行了改性，并运用X射线衍射、N₂吸附-脱附、程序升温还原和热重等手段考察了改性的催化剂在CO₂重整CH₄制合成气反应中的催化性能. 结果表明，Nd等稀土金属氧化物的添加对催化剂孔结构和晶相结构等性质影响不大，但可影响NiO的还原; Nd的添加使NiO与载体之间以Ni-Nd-O形式相互作用，促进了活性组分NiO的还原. 其中，Nd的添加量为5-10 wt%时所制备的催化剂在重整反应中的催化活性最高，且具有很强的抗积碳性能. La和Ce氧化物促进的Ni催化剂也表现出类似的性质和催化性能.

关键词: 稀土金属, 钕改性, 镍, SBA-15催化剂, 甲烷/二氧化碳重整, 积碳

Abstract:

Rare-earth metal (Nd, Ce, and La) oxides modified Ni/SBA-15 catalysts were prepared by a β-cyclodextrin-modified impregnation method. The physicochemical properties of the catalysts were characterized using X-ray diffraction, N₂ adsorption-desorption, temperature-programmed reduction, and thermogravimetric analysis. The catalytic performance of the catalysts was evaluated in the CO₂ reforming of CH₄ to syngas. The characterization results showed that Nd, Ce, and La modification had little effect on the textural structures and crystalline phases of the obtained catalysts but influenced the reduction of NiO species. Addition of Nd favored interactions between Ni and SiO₂, possibly as a result of the formation of Ni-Nd-O species. The results for the CO₂ reforming of CH₄ revealed that the addition of suitable amounts of Nd (5-10 wt%) improved the catalytic activity and stability. A small amount of carbon was deposited over the used Nd-modified catalysts. The properties of Ni/SBA-15 catalysts modified with La and Ce were similar to those of the Nd-modified catalysts.

Key words: Rare earth metal, Nd modification, Nickel, SBA-15 catalyst, Carbon dioxide reforming of methane, Carbon deposition

刘会敏, 李宇明, 吴昊, 杨维维, 贺德华. Nd, Ce和La改性对Ni/SBA-15催化剂在CH₄/CO₂重整反应中性能的影响[J]. 催化学报, 2014, 35(9): 1520-1528.

Huimin Liu, Yuming Li, Hao Wu, Weiwei Yang, Dehua He. Effects of Nd, Ce, and La modification on catalytic performance of Ni/SBA-15 catalyst in CO₂ reforming of CH₄[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2014, 35(9): 1520-1528.

×
扫码分享

导出引用管理器 EndNote|Ris|BibTeX

链接本文: https://www.cjcatal.com/CN/10.1016/S1872-2067(14)60095-4

https://www.cjcatal.com/CN/Y2014/V35/I9/1520

参考文献

[1] Choudhary V R, Mondal K C, Mamman A S, Joshi U A. Catal Lett, 2005, 100: 271
[2] Zhang M L, Ji S F, Hu L H, Yin F X, Li C Y, Liu H. Chin J Catal (张美丽, 季生福, 胡林华, 银凤翔, 李成岳, 刘辉. 催化学报), 2006, 27: 777
[3] Sutthiumporn K, Kawi S. Int J Hydrogen Energy, 2011, 36:14435
[4] Natesakhawat S, Watson R B, Wang X Q, Ozkan U S. J Catal, 2005, 2: 496
[5] Pereniguez R, Gonzalez-Delacruz V M, Holgado J P, Cabollero A. Appl Catal B, 2010, 93: 346
[6] Serrano-Lotina A, Martin A J, Folgado M A, Daza L. Int J Hydrogen Energy, 2012, 37: 12342
[7] Hally W, Bitter J H, Seshan K, Lerchert J A, Ross J R H. Stud Surf Sci Catal, 1994, 88: 167
[8] Yuan C Y, Wei Y X, Li J Z, Xu S T, Chen J R, Zhou Y, Wang Q Y, Xu L, Liu Z M. Chin J Catal (袁翠峪, 魏迎旭, 李金哲, 徐舒涛, 陈景润, 周游, 王全义, 许磊, 刘中民. 催化学报), 2012, 33: 367
[9] Xu L L, Song H L, Chou L J. Appl Catal B, 2011, 108: 177
[10] Nandini A, Pant K K, Dhingra S C. Appl Catal A, 2005, 290: 166
[11] Barroso-Quiroga M M, Castro-Luna A E. Int J Hydrogen Energy, 2010, 35: 6052
[12] Ocsachoque M, Bengoa J, Gazzoli D, Gonzalez M G. Catal Lett, 2011, 141: 1643
[13] Daza C E, Cabrera C R, Moreno S, Molina R. Appl Catal A, 2010, 378: 125
[14] Zhu J Q, Peng X X, Yao L, Shen J, Tong D, Hu C. Int J Hydrogen Energy, 2011, 36: 7094
[15] Ikeguchi M, Mimura T, Sekine Y, Kikuchi E, Matsukata M. Appl Catal A, 2005, 290: 212
[16] Guo J Z, Hou Z Y, Gao J, Zheng X M. Fuel, 2008, 87: 1348
[17] Guo J Z, Hou Z Y, Zheng X M. React Kinet Mech Catal, 2010, 101: 129
[18] Liu H M, Li Y M, Wu H, Takayama H, Miyake T, He D H. Catal Commun, 2012, 28: 168
[19] Zhou W, He D H. Green Chem, 2009,11: 1146
[20] Xu L H, Mi W L, Su Q Q. J Nat Gas Chem, 2011, 20: 287
[21] Zhang S H, Muratsugu S, Ishiguro N, Tada M. ACS Catal, 2013, 3: 1855
[22] Yamazaki O, Nozaki T, Omatak Y K, Fujimoto K. Chem Lett, 1992: 1953
[23] Wang S, Lu G Q. J Chem Technol Biotechnol, 2000, 75: 589
[24] Slagtern A, Olsbye U, Blom R, Dahl I M, Fjellvag H. Appl Catal A, 1997, 165: 379
[25] Li X, Li S, Yang Y, Wu M, He F. Catal Lett, 2007, 118: 59
[26] Liu B S, Au C T. Appl Catal A, 2003, 244: 181
[27] Wang N, Chu W, Zhang T, Zhao X S. Int J Hydrogen Energy, 2012, 37: 19

Nd, Ce和La改性对Ni/SBA-15催化剂在CH₄/CO₂重整反应中性能的影响

Effects of Nd, Ce, and La modification on catalytic performance of Ni/SBA-15 catalyst in CO₂ reforming of CH₄

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

扫码分享

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

[1]	尹春, 杨甫林, 王书莉, 冯立纲. 异质结构NiSe₂/MoSe₂用于高效尿素辅助电解水制氢[J]. 催化学报, 2023, 51(8): 225-236.
[2]	刘诗瑶, 巩玉同, 杨晓, 张楠楠, 刘会斌, 梁长海, 陈霄. 具有富电子镍位点的耐酸金属间化合物CaNi₂Si₂催化剂用于不饱和有机酸酐/酸的水相加氢[J]. 催化学报, 2023, 50(7): 260-272.
[3]	张功, 张炜松, 王小雨, 杨洋, 季定纬, 万伯顺, 陈庆安. 镍催化杂芳烃的非天然戊烯基化及环状单萜化反应[J]. 催化学报, 2023, 49(6): 123-131.
[4]	李静静, 张锋伟, 詹新雨, 郭河芳, 张涵, 昝文艳, 孙振宇, 张献明. 酞菁镍分子结构的精确设计: 优化电子和空间效应用于CO₂电还原[J]. 催化学报, 2023, 48(5): 117-126.
[5]	Enara Fernandez, Laura Santamaria, Irati García, Maider Amutio, Maite Artetxe, Gartzen Lopez, Javier Bilbao, Martin Olazar. 不同固定床位置生物质热解挥发物蒸汽催化重整反应中焦炭的形成和演化[J]. 催化学报, 2023, 48(5): 101-116.
[6]	谢起贤, 任丹, 柏力晨, 格日乐, 周雯慧, 白璐, 谢微, 王军虎, Michael Grätzel, 罗景山. 镍铁层状双金属氢氧化物在不同pH电解液体系中的析氧反应[J]. 催化学报, 2023, 44(1): 127-138.
[7]	周莹杰, 刘天夫, 宋月锋, 吕厚甫, 刘清雪, 塔娜, 张小敏, 汪国雄. 镍高度分散在铁基钙钛矿用于高温固体氧化物电解池阴极的CO₂电催化还原研究[J]. 催化学报, 2022, 43(7): 1710-1718.
[8]	王慧宁, 关安翔, 张俊波, 米玉莹, 李思, 袁涛涛, 静超, 张丽娟, 张林娟, 郑耿锋. 铜掺杂的羟基氧化镍用于高效电催化乙醇氧化[J]. 催化学报, 2022, 43(6): 1478-1484.
[9]	李斯杰, 谢涌, 赖碧琳, 梁瑛敏, 肖抗, 欧阳婷, 李楠, 刘兆清. 氮掺杂碳球负载原子调控的铁-钴镍黄铁矿用于高效氧催化反应[J]. 催化学报, 2022, 43(6): 1502-1510.
[10]	熊伟, 周敏, 李昊, 丁朝, 张达, 吕耀康. 介孔氧化镍纳米片负载Pt纳米粒子电催化合成氨[J]. 催化学报, 2022, 43(5): 1371-1378.
[11]	王爱霞, 张临河, 李旭力, 高旸钦, 李宁, 卢贵武, 戈磊. 三元复合材料Ni₂P@UiO-66-NH₂/Zn_0.5Cd_0.5S的合成及其显著提升光催化产氢性能[J]. 催化学报, 2022, 43(5): 1295-1305.
[12]	李婧宇, 祁明雨, 徐艺军. 超薄Ni掺杂ZnIn₂S₄纳米片用于光催化醇裂解同时制备C-C耦合产物及氢气[J]. 催化学报, 2022, 43(4): 1084-1091.
[13]	周波, 李梦雨, 李莹莹, 刘彦伯, 逯宇轩, 李巍, 吴雨洁, 霍甲, 王燕勇, 陶李, 王双印. Co诱导双位点协同效应实现高效肼电催化氧化[J]. 催化学报, 2022, 43(4): 1131-1138.
[14]	王同宝, 韩光泰, 王子运, 王昱沆. 克服高温二氧化碳电解产生的碳沉积问题[J]. 催化学报, 2022, 43(12): 2938-2945.
[15]	安露露, 邓邵峰, 郭煦昀, 刘旭坡, 赵桐辉, 陈科, 朱叶, 付玉喜, 赵旭, 王得丽. Ni₃N/MoO₂平面异质结构实现增强的碱性氢氧化[J]. 催化学报, 2022, 43(12): 3154-3160.