低浓度甲烷催化燃烧整体式催化剂的研究的开题报告
甲烷催化燃烧整体型催化剂研究进展
过程。 由于催化燃烧技术满足高效能、低污染利用能源
的要求，受到各国研究者的关注。 目前，CCM 催化剂 主要有贵金属和非贵金属两大类。 贵金属系列以 Pd 为代表，负载在 Al2O3、改性 Al2O3、Si3N4 等载体上[6 -9]。 非 贵 金 属 系 列 包 括 钙 钛 矿 (perovskite)[10-12]、 六 铝 酸 盐 (hexaaluminate) 、 [13,14] 烧 绿 石 (pyrochlore)[15]、 金 属 复 合 氧化物 等 [16-18] 。 王军威、严河清等人总结了近年来以 上几类甲烷催化燃烧催化剂发展概况 。 [19,20] 本文着 重介绍整体型催化剂在甲烷催化燃烧中的应用。
击性能。
研究表明，焙烧和热处理工艺不仅影响活性组
分的晶型结构，在晶体结构中形成晶格缺陷、增加
晶格氧； 而且可以改变表面活性中心的分布与价
态，调节表面吸附氧的数量，从而影响催化性能。 S
Cimino[33,39]等首先在堇青石基体上涂覆 La 改性 Al2O3， 然后利用浸渍法负载 Pd/LaMnO3 活性组分，700℃~ 900℃在反应气氛下热处理 1h，使部分 Pd 进入钙钛
73
1000℃ 下 没 有 明 显 失 活 现 象 。 B Kucharczyk [40] 在 FeCrAl 箔片上涂附 TiO2-La2O3 改性 Al2O3 第 二 载 体 后 ，用 浆 料 法 涂 覆 La1-xPdxMnO3、LaMn1-xPdxO3 (x=0.1, 0.15)活性组分。 实验结果表明 Pd 替代位置和焙烧温 度对催化剂性能有很大的影响，La1-xPdxMnO3 活性优 于 LaMn1-xPdxO3， 这 是 因 为 La1-xPdxMnO3 样 品 中 ，Pd 以高活性的 PdO 和 PdO2 形式存在；XPS 研究显示， 小于等于 800℃时，随着焙烧温度的提高，样品表面 Pd/(Pd+La+Mn)增 加 ，活 性 也 随 之 增 加 ，但 是 850℃ 焙烧会导致 Pd 烧结，活性下降。 2.2 钙钛矿整体型催化剂 2.2.1 催化作用理和特点
低浓度CH4燃烧催化剂制备及其反应性能研究
将 颗 粒度 ０４ ０ ２ ｍ 的催化 剂 装填 在 内径 ．５— ．８ ｍ 为 ５ 的石 英管 反应 器 中 ， ｍｍ 催化 剂量 为 ０ １０ 。原 ．０ ｇ
料气为 Ｃ Ｈ 浓度为 ２％的空气混合气 ， 反应器空速
为 １００ ～。反 应 尾 气 中 Ｃ 的含 量 用 气 相 色 谱 ５０ ｈ Ｈ 仪在线 检 测 。色 谱 仪 检 测 条 件 为 ： 导 池 检 测 器 热 （ Ｃ ） 碳分 子筛 填充 色谱 柱 ， 温为 ８ ＴＤ ， 柱 ０℃ ， 气化 室 温度为 １０℃ ， 测 器温度 为 １０ｏ Ｎ 做 载气 ， １ 检 １ Ｃ， ： 载
中图分类号 ：Ｑ ２ Ｔ ４６ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ６６ ７ （０ ０ ０ － ７ －４ １０ －７２ ２ １ ） １ ０ ８０ 之
一
。
传统的甲烷燃烧有 两大缺点 ： 能量 利用低 ； ①
２ 实 验 部 分
制得的催 化剂样 品分 别记为 ：％Ｐ／ Ｉ ， １ ）２ ２ ｄ Ａ： （ 号 、％ ０
Ｐ ｄ一１ Ｋ ０ Ａ２ ３ ２号 ）２ Ｐ ％ ２／ １ （ ０ 、％ ｄ一５ Ｋ ０ ２ ３ ３ ％ ２ ／ ０ （
作用或直接生成 Ｃ Ｈ ０ 或生成化 学 吸附的 Ｏ 和 ，
Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｃ Ｏ， Ｃ Ｏ一旦生 成则 很快 分 解 为 Ｃ 和 Ｈ ， Ｏ 与
２ １ 载体 和催化 剂 的制备 ．
以 Ａ （ Ｏ ） ９ ０和 Ｎ Ｏ 为原料 ，０Ｃ Ｉ Ｎ ３３・ Ｈ２ Ｈ ＨＣ ３ ２ ￣
② 易形成 Ｎ 等 污 染 物 。许 多 化 学 工 作 者 均 致 力 Ｏ 于寻找 一种性 能较 好 的催 化剂 ， 以便 使 甲烷 氧化 反 应 在尽 可能 低 的 温度 下 燃 烧 完 全 。据 报 导 Ｊ 甲 ， 烷 氧化 反应 中多 采用 Ｐ，ｄ Ｒ ， ， ｕ等 贵 金 属 催 ｔＰ ， ｈ Ｉ Ａ ｒ 化 剂 。研 究则 选 择 催 化 剂 Ｐ／ １ 。 尝 试 在 催 化 ｄ Ａ 并 ０
整体催化剂用于低浓度甲烷的催化燃烧
珂
日期：２００９ 年 ２ 月 ２ 日
1
上海交通大学 学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规 定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 □，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密 □√ 。 （请在以上方框内打“√ ”） 学位论文作者签名：王 日期：２００９ 年 ２ 月 ２ 日 日期：２００９ 年 ２ 月 ２ 日
表21整体催化剂反应器与常规反应器的比较30table21comparisonbetweenmonolithicreactorandgeneralreactor整体催化剂反应器流化床反应器滴流床反应器能耗低中高有较高的压力降催化效率高有很薄的活性层高存在细小微粒低大颗粒需要高的压力降安全性高自排压反应器中易冷却低不易冷却操作难易程度中新的技术和方法正在发展简单简单催化剂装填量中具有开放的结构对于涂覆法较低中偏下高高密度的反应床催化剂分离容易难需要过滤容易催化剂再生难需要停机简单可在连续操作中进行中需要停机应用范围对气象反应广阔液相和多相反应较为受限广阔广阔整体催化剂用于低浓度甲烷的催化燃烧10整体催化剂及其反应器在化工反应中具有有利于提高传质与传热均匀性易于实现并逆流操作减小催化剂床层压力降和节省操作费用等特点有利于提高催化剂的活性和选择性
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
甲烷催化燃烧技术基础研究
甲烷催化燃烧技术基础研究一、本文概述《甲烷催化燃烧技术基础研究》一文旨在对甲烷催化燃烧技术进行全面深入的基础研究探讨。
甲烷作为天然气的主要成分，具有清洁、高效、低碳排放等优点，因此，其在能源利用和环境保护领域具有广泛的应用前景。
然而，甲烷的催化燃烧过程涉及复杂的化学反应和动力学机制，因此，对其进行系统的基础研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
本文将首先介绍甲烷催化燃烧的基本原理和反应过程，包括催化剂的种类、活性位点的形成、反应路径的选择等方面。
然后，文章将重点探讨甲烷催化燃烧过程中的催化剂设计、制备和性能优化，以及反应动力学和反应机理的研究。
文章还将关注甲烷催化燃烧技术在不同领域的应用现状和发展趋势，包括能源、环保、化工等领域。
通过对甲烷催化燃烧技术的深入研究，本文旨在揭示其反应本质和规律，为催化剂的改进和优化提供理论基础，为甲烷的高效、清洁利用提供技术支撑。
本文的研究成果也将为相关领域的研究提供有益的参考和借鉴。
二、甲烷催化燃烧技术概述甲烷催化燃烧技术是一种高效、环保的能源利用方式，其基本原理是在催化剂的作用下，使甲烷在较低的温度下发生燃烧反应，生成二氧化碳和水。
相比于传统的火焰燃烧，催化燃烧具有更高的能量转化效率和更低的污染物排放，因此在能源、环保等领域具有广泛的应用前景。
甲烷催化燃烧的核心是催化剂的选择和设计。
催化剂需要具有高的催化活性、稳定性和选择性，以确保甲烷能够高效、安全地转化。
目前，常用的催化剂主要包括贵金属催化剂、过渡金属催化剂和复合催化剂等。
这些催化剂在催化燃烧过程中，通过提供活性位点和降低反应活化能，促进甲烷的分解和氧化，从而实现高效燃烧。
甲烷催化燃烧技术的应用范围广泛，包括家庭用燃气热水器、工业锅炉、燃气轮机、燃料电池等领域。
在这些应用中，催化燃烧技术不仅可以提高能源利用效率，减少能源浪费，还可以降低污染物排放，改善环境质量。
特别是在燃气轮机和燃料电池领域，催化燃烧技术是实现高效、清洁能源利用的关键。
催化燃烧甲烷催化剂的合成及其性能研究的开题报告
催化燃烧甲烷催化剂的合成及其性能研究的开题报告题目：催化燃烧甲烷催化剂的合成及其性能研究一、选题背景与意义随着全球经济的发展和人口的增加，对能源的需求越来越大，石油、天然气等化石燃料成为主要能源来源。
然而，这些能源的燃烧也导致了大量的空气污染，甚至威胁着人类和生态环境的健康。
甲烷是天然气的主要成分之一，其在燃烧过程中可以产生大量的二氧化碳和水蒸气。
因此，如何有效地催化燃烧甲烷，降低其的排放量成为了一个热点的研究方向。
此外，由于催化剂具有高效、可控性强等优点，因此，研究催化燃烧甲烷的催化剂具有重要的科学价值和应用前景。
二、研究内容本文将选用一种新型催化剂，通过改变其物理化学性质，使其具有更高的甲烷催化燃烧性能。
具体研究内容如下：1. 合成新型催化剂本文将选用共沉淀法合成催化剂，其中特定的金属负载剂和载体将被选择，以期获得最佳的催化剂性能。
2. 表征催化剂本文将通过XRD、TEM、BET等技术手段对催化剂的形态、结构和孔隙度进行表征，并探究催化剂的物理化学性质对其甲烷催化燃烧性能的影响。
3. 考察催化剂对甲烷的催化燃烧性能本文将使用甲烷为模型反应物，在催化剂的存在下进行反应过程研究。
通过测试反应温度、反应时间、反应物浓度等参数对甲烷转化率和选择性进行分析和比较，最终筛选出最佳的催化剂。
三、预期成果和意义1. 成功合成一种具有高效催化燃烧甲烷性能的催化剂；2. 对甲烷催化燃烧机理有更深刻理解；3. 为将来减少空气污染和实现清洁燃烧提供基础；4. 提升催化剂研究的深度和水平，具有学术价值和社会意义。
六铝酸盐及其金属基整体式催化剂的甲烷催化燃烧研究的开题报告
六铝酸盐及其金属基整体式催化剂的甲烷催化燃烧研究的开题报告题目：六铝酸盐及其金属基整体式催化剂的甲烷催化燃烧研究一、研究背景甲烷是一种重要的天然气资源，具有广泛的应用前景。
然而，甲烷的直接燃烧会产生大量的二氧化碳和一氧化碳等有害物质，对环境带来严重的影响。
因此，研究如何有效地降低甲烷的排放量，实现清洁能源的利用，成为当前研究的热点之一。
催化燃烧是治理排放甲烷的有效方法之一。
六铝酸盐及其金属基整体式催化剂具有优异的催化活性和稳定性，已被广泛应用于甲烷的催化燃烧领域。
因此，深入研究六铝酸盐及其金属基整体式催化剂的甲烷催化燃烧机理，对催化燃烧技术的发展具有重要的指导意义。
二、研究目的本研究旨在探究六铝酸盐及其金属基整体式催化剂的甲烷催化燃烧机理，具体研究目的如下：1. 合成具有不同组成和结构的六铝酸盐及其金属基整体式催化剂，并测试其在甲烷催化燃烧反应中的催化性能。
2. 研究不同催化剂在甲烷氧化反应中的催化活性、选择性和稳定性，寻找优化催化性能的途径。
3. 基于反应机理，探究催化剂结构和组成对催化活性的影响，为催化燃烧技术的优化提供理论基础。
三、研究内容及方法1. 合成六铝酸盐及其金属基整体式催化剂采用水热法、共沉淀法、溶胶-凝胶法等不同合成方法，制备不同组成和结构的Al6O18、FeAl12O19、CuAl12O19等六铝酸盐及其金属基整体式催化剂。
通过比表面积、孔隙度等物理化学性质的测试，分析催化剂的结构特征和物理化学性质。
2. 测试催化剂活性在恒流反应器中进行甲烷催化燃烧实验，测试不同催化剂在甲烷氧化反应中的催化活性、选择性和稳定性。
通过气相色谱等分析方法，分析反应产物的种类和分布，确定最优催化剂组成和结构。
3. 探究催化机理基于反应机理，运用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱等测试手段，探究催化剂结构和组成对反应机理的影响。
结合反应动力学和表面化学等理论，探究催化剂结构和成分与反应活性之间的关系。
四、研究意义本研究对优化甲烷催化燃烧技术，促进清洁能源的利用具有一定的理论和实践价值。
低浓度甲烷催化燃烧特性及Cr催化剂的研究
低浓度甲烷催化燃烧特性及Cr催化剂的研究摘要：采用浸渍法制备了不同Cr2O3含量的Cr2O3/γ-Al2O3系列催化剂，试验研究了Cr2O3/γ-Al2O3催化剂在不同甲烷浓度及反应空速对甲烷催化燃烧活性的影响，并考察了催化剂的抗硫中毒能力。
结果表明，随Cr2O3含量的增加，催化剂活性先增加后降低，Cr2O3/γ-Al2O3催化剂甲烷催化燃烧活性与甲烷浓度成正相关，与反应空速成负相关关系。
综合考虑，400℃焙烧制备的Cr2O3含量为20%的Cr2O3/γ-Al2O3催化剂具有较好的甲烷低温催化燃烧活性，而且具有较强的抗硫中毒能力。
关键词：甲烷；催化燃烧；Cr；抗硫中毒Abstract: Cr2O3/ γ -Al2O3 catalysts with different Cr2O3 content were prepared by impregnation method, experimental study on Cr2O3/ γ -Al2O3 catalysts for methane catalytic combustion activity in different methane concentration and reaction velocity, and the effects of the anti sulfur poisoning of catalyst. The results show that, with the increase of Cr2O3 content, the activity of catalyst increased firstly and then decreased, Cr2O3/ γ -Al2O3 catalysts for methane catalytic combustion activity was positively correlated with the concentration of methane, and is negatively related to reaction velocity. Comprehensive consideration, the content of Cr2O3 at 400 ℃preparation for Cr2O3/ gamma 20% -Al2O3 catalyst has low temperature catalytic combustion activity of good, and has strong ability of anti sulfur poisoning.Keywords: methane; catalytic combustion; Cr; resistance to sulfur poisoning0引言2009年我国原煤产量为30.5亿吨，在煤矿开采中，通过通风瓦斯排放的纯甲烷量在150—200亿m3左右。
低浓度甲烷燃烧用Pd／a-Al2O3蜂窝催化剂的制备
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
１ 实 验 方 法
１ １ Ｐ ／— ： 粉 体 催 化 剂 制 备 ． ｄａＡ１ Ｏ
称取一 定量 商品化 的浓 度为 ｌ Ｐ （ 。 质量 分 率 的溶 液 ，加 入 氨水 调 节 前 驱 液到 预定 ｐ Ｏ／ ｄ ＮＯ ） ９ ５ Ｈ 值 。称取 一定量 Ａｌ 粉末 （ Ｅ 表面 积为０ ２ ２４ｍ ｇ 在上 述溶液 中浸 渍 １ ｎ ２ Ｏ。 Ｂ Ｔ ． １ ／ ） ０ｍｉ ，抽滤后 在 １０℃ ２
于 浓 度 过 低 不 能 点 燃 ， 直 接 排 放 又 带 来 强 温 室 效 应 。催 化 燃 烧 技 术 可 在 ５ ０ ℃ 左 右 将 低 浓 度 甲 烷 高 ０
效 、彻底地 转化 为 Ｃ 和水 ，避免 了上述 两类 问题 。 Ｏ
甲烷 的催化燃烧 一般 在高 温 、高空速 下进 行 ，常伴 随热 冲击和粉 尘 ，使得整 体型 催化剂几 乎是唯
低 浓 度 甲烷 燃 烧 用 Ｐ ／ － ｌ ３ 窝 催 化 剂 的 制 备 ｄ ａＡ ２ 蜂 ０
王 丽彤 王 珂 江 志 东
（ 上海 交通 大学 化学 化 工 学 院 ，上 海市 绝 缘 与 老 化重 点 实 验 室 ，上 海 ２ ０ ４ ） ０ ２ ０
摘 要 ： 针对 甲烷 催 化 燃 烧 反 应 ，用 浸 渍 法 制 备 Ｐ ／— ｚ 催 化 剂 粉 体 ，并 涂 覆 到 氧 化 铝 蜂 窝 陶 瓷 基 体 上 ｄ ａＡ１ Ｏ。 制 成蜂 窝 催 化 剂 。考 察 了 Ｐ ｄ浸 渍 液 ｐ 值 、Ｐ Ｈ ｄ的 负 载 量 、 焙 烧 温 度 及 活 性 粉 体 涂 覆 量 对 催 化 活 性 的 影 响 。采 用 扫 描 电 镜 （ Ｅ 、透 射 电镜 （ Ｍ） Ｓ Ｍ） ＴＥ 、Ｘ射 线 衍射 （ Ｄ 、 电感 耦 合 等 离 子体 发 射 光 谱 （Ｃ ＸＲ ） ＩＰ）
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低浓度甲烷催化燃烧整体式催化剂的研究的开题报告
开题报告
题目：低浓度甲烷催化燃烧整体式催化剂的研究
一、研究背景
随着工业化进程的加快、交通工具的普及和城市化程度的提高，甲烷等低浓度烷烃逐
渐成为空气污染的主要原因之一。
甲烷是一种温室气体，其单位质量的温室效应大约
是二氧化碳的25倍左右。
同时，甲烷还会参与光化学反应，产生臭氧等有害物质，对人类健康和大气环境造成负面影响。
因此，研究低浓度甲烷的催化燃烧技术具有重要
的科学意义和实际应用价值。
目前，低浓度甲烷的催化燃烧技术广泛应用于环保和能源领域。
传统的甲烷燃烧技术
存在能源浪费、需要高温高压、燃烧不完全等问题，而催化燃烧技术则存在催化剂寿
命短、催化效率低、副产物多等问题。
因此，研究低浓度甲烷催化燃烧整体式催化剂，提高其催化效率和稳定性，具有深远的意义和巨大的应用前景。
二、研究内容和目标
本研究旨在研究低浓度甲烷催化燃烧整体式催化剂的合成和表征方法，并测试其在低
浓度甲烷催化燃烧中的催化性能和稳定性。
具体内容包括：
1. 采用化学还原法、共沉淀法等方法，合成具有高活性、高稳定性和耐腐蚀性的催化剂。
2. 利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）等
技术，对催化剂的结构、形貌、组成进行表征。
3. 通过固定床反应器、程序升温退火（TPR）、程序升温氧化（TPO）等方法，测试
催化剂的催化活性和稳定性，优化反应条件，寻找最佳反应条件。
研究的目标是设计、制备出高效、高稳定性和耐腐蚀性的低浓度甲烷催化燃烧整体式
催化剂，优化其催化性能和稳定性，为甲烷催化燃烧技术的发展提供新的思路和方法。
三、研究方法和技术路线
本研究将采用化学还原法、共沉淀法等方法，合成具有高活性、高稳定性和耐腐蚀性
的催化剂。
对催化剂的结构、形貌、组成进行表征，采用固定床反应器、程序升温退
火（TPR）、程序升温氧化（TPO）等方法，测试催化剂的催化活性和稳定性，优化反应条件，寻找最佳反应条件。
四、预期成果与意义
预期成果：
1. 成功合成出高效、高稳定性和耐腐蚀性的低浓度甲烷催化燃烧整体式催化剂。
2. 对催化剂的结构、形貌、组成进行了全面的表征和分析。
3. 测试催化剂的催化活性和稳定性，优化反应条件，寻找最佳反应条件，为甲烷催化燃烧技术的发展提供了新的思路和方法。
意义：
1. 促进环保和能源发展，减少能源浪费，降低环境污染。
2. 提高催化剂的催化效率和稳定性，节约成本，推动催化技术的发展。
3. 对于国家能源安全、大气环境治理等方面具有重要意义。
五、进度安排
本研究周期为3年。
按照以下进度安排：
第一年：合成催化剂、表征催化剂结构和形貌。
第二年：测试催化剂的活性和稳定性，优化反应条件。
第三年：分析和总结实验结果，撰写论文并提交。
六、参考文献
1. 董育良，甲烷催化燃烧，科学出版社，2007年。
2. 李治洲，张菁，杜鹏等，CexZr1-xO2催化剂的合成及其在甲烷低温催化燃烧中的应用，化学工业与工程，2015，32（4）：77-82。
3. 张晓红，张克清，透射电子显微镜在催化剂表征中的应用，科技信息，2016，7（18）：58-60。