最新二氧化碳制取甲烷
Ni–TiO2光催化还原CO2和水制备甲烷
Ni–TiO2光催化还原CO2和水制备甲烷摘要：光催化是一种最潜在的方法来减少二氧化碳转化为有用的化合物。
在这个工作中,为了提高照片的二氧化碳减少,镍离子被嵌入二氧化钛作为光催化剂。
XRD 和TEM结果显示与纳米二氧化钛锐钛矿结构。
表面的特点用BET和电动电势测量。
经紫外可见和PL的光化学属性。
二氧化碳减排测试液体反应器和GC对产品进行了分析。
Ni-TiO2(0.1摩尔%)相比其他催化剂有最高收益率的甲烷。
简介在过去的几十年中,快速推动了全球能源需求不断增长的世界人口。
如今,能源基础设施几乎依赖于化石燃料。
使用化石燃料产生的温室气体如二氧化碳(CO2),这是全球变暖的主要原因[1,2]。
为了解决这个问题,许多研究人员正努力开发替代能源和利用二氧化碳。
有三种途径:利用二氧化碳CO2转化为燃料,利用二氧化碳作为化工原料,以及非转换使用的二氧化碳。
在各种方法中,光催化还原二氧化碳与水成烃燃料和有用的化学物质是值得注意的方式来生产能源与缓解全球气温降低二氧化碳浓度[3 - 5]。
Inoue at al [6]报道,HCOOH一氧化碳,CH3OH,甲烷是主要的产品在CO2和H2O的光致还原作用。
在一般情况下,运输过程中电子和空穴在光催化反应中可以通过几个步骤来解释:光吸收,运输光生电子和空穴在光催化剂表面,反应的电子和空穴,电子和空穴的复合光催化剂表面和反应物的传质[7]。
在各种半导体如氧化钛(二氧化钛)[8],氧化钨电致)[9],氧化锌(氧化锌)[10]、磷化镓(GaP)[11],硫化镉(cd)[12],和碳化硅(SiC)[13],重点是二氧化钛。
二氧化钛研究在过去几年中由于其众多的优点包括良好的光敏,电荷转移潜力,低成本、无腐蚀性,生物稳定、无毒[14]。
然而,二氧化钛的效率很低,因为宽的带隙(3.20 eV),立即重组光生电子空穴对[15-16]。
为了提高二氧化钛的光催化效率,许多表面改性方法已被研究人员进行。
二氧化碳生成甲烷的化学方程式
<h2>一、二氧化碳生成甲烷的化学方程式</h2>二氧化碳（CO2）是一种无色无味的气体，它是由碳原子和两个氧原子组成的有机化合物。
甲烷（CH4）是一种无色无味的气体，它是由一个碳原子和四个氢原子组成的有机化合物。
二氧化碳可以通过化学反应生成甲烷，其化学方程式为：CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O<h2>二、二氧化碳生成甲烷的反应原理</h2>二氧化碳生成甲烷的反应原理是由氢气和二氧化碳组成的气体混合物，在高温高压条件下，氢气和二氧化碳反应生成甲烷和水，其反应原理如下：1、氢气和二氧化碳的混合物经过加热和压缩，形成高温高压的气体混合物。
2、在高温高压的条件下，氢气和二氧化碳发生反应，形成甲烷和水。
3、甲烷和水的混合物经过冷却和蒸发，分离出甲烷和水。
<h2>三、二氧化碳生成甲烷的实际应用</h2>二氧化碳生成甲烷的反应可以用于生产甲烷，甲烷是一种重要的化学原料，可以用于制造各种有机化合物，如用于制造乙醇、乙醚、甲醇、甲醛等。
此外，甲烷还可以用于发电，由于甲烷具有高热值，可以用于发电，从而减少对煤炭和石油的依赖，减少空气污染。
<h2>四、二氧化碳生成甲烷的实际例子</h2>在实际应用中，二氧化碳生成甲烷的方法有很多，如催化气化、催化裂化、等离子体催化气化、催化裂解等。
其中，催化气化是一种常用的方法，它是利用催化剂将二氧化碳和氢气反应，以生成甲烷的方法。
例如，在某实验中，研究者采用催化气化方法，将二氧化碳和氢气混合，在高温高压条件下反应，最终得到了甲烷。
实验结果显示，甲烷的生成率高达95%，说明催化气化法是一种有效的二氧化碳生成甲烷的方法。
<h2>五、总结</h2>二氧化碳生成甲烷的化学方程式为CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O，它是通过氢气和二氧化碳组成的气体混合物，在高温高压条件下，氢气和二氧化碳反应生成甲烷和水。
二氧化碳捕集-甲烷化一体化装置和方法
一、介绍1. 二氧化碳捕集-甲烷化一体化装置的重要性当今世界正面临着严峻的气候变化和环境污染问题，碳排放一直是国际社会关注的焦点之一。
二氧化碳捕集-甲烷化一体化装置是一种重要的技术手段，可以有效降低工业生产过程中的二氧化碳排放，并将其转化为有价值的甲烷，从而实现资源的高效利用和减少温室气体排放的双重目的。
二、二氧化碳捕集-甲烷化一体化装置的工作原理1. 二氧化碳捕集装置a. 二氧化碳捕集装置是通过化学吸附或物理吸附等方式，将工业生产过程中产生的二氧化碳从排气中分离出来，达到减少碳排放的目的。
b. 采用不同的吸收剂和吸附材料，可以实现对不同工艺条件和气体成分的适应，从而提高捕集效率和稳定性。
2. 甲烷化装置a. 甲烷化是将捕集到的二氧化碳利用催化剂和高温条件进行化学反应，将其转化为甲烷。
b. 甲烷是一种清洁的燃料，具有较高的能量密度，可以用于工业燃料和替代传统燃料，对减少温室气体排放具有积极作用。
三、二氧化碳捕集-甲烷化一体化装置的关键技术1. 吸附材料的研发a. 选择高效的吸附材料对于提高二氧化碳捕集效率和稳定性至关重要，需要具有高吸附容量、热稳定性和可再生性。
b. 目前，许多研究机构和企业致力于开发新型吸附材料，如金属有机骨架材料（MOF）和多孔有机聚合物（POP），取得了一定的研究进展。
2. 甲烷化反应的催化剂设计a. 催化剂的选择对甲烷化反应的效率和产物选择具有重要影响，需要具有高的催化活性和选择性。
b. 随着纳米技术和表面科学的发展，新型多孔催化剂和合金催化剂逐渐成为研究的热点，具有良好的应用前景。
四、二氧化碳捕集-甲烷化一体化装置的发展现状与前景1. 国内外研究现状a. 在国际上，美国、欧盟、日本等国家和地区在二氧化碳捕集-甲烷化一体化装置技术方面进行了大量的研究和应用，并取得了一定的成果。
b. 在国内，相关领域的研究也在不断深入，许多高校、研究院所和企业都投入了大量的人力物力，取得了一些积极的进展。
二氧化碳与氢气反应生成甲烷的化学方程式
二氧化碳与氢气反应生成甲烷的化学方程式化学方程式描述了化学反应中反应物和生成物的化学式和摩尔比例。
二氧化碳（CO2）与氢气（H2）反应生成甲烷（CH4）的化学方程式如下所示：CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O根据这个方程式，一个二氧化碳分子与四个氢气分子发生反应，生成一个甲烷分子和两个水分子。
这个方程式符合化学反应的质量守恒和能量守恒定律。
在反应过程中，二氧化碳和氢气的原子重新组合成甲烷和水分子，没有任何物质的原子被创造或消失。
这个反应是一个还原反应，氢气被氧化为水，二氧化碳被还原为甲烷。
这种反应在一些化工工业和能源领域中有重要的应用，例如甲烷是天然气的主要成分之一。
要注意的是，化学方程式描述的是理想条件下的化学反应，实际反应可能会受到温度、压力和其他条件的影响。
此外，方程式中的摩尔比例是平衡反应条件下的理论值，实际反应可能需要调整反应物的摩尔比例以实现完全反应。
参考文献：[1] Kelly, Mingyu. "Methane Production from the Chemical Reaction of Carbon Dioxide and Hydrogen." Journal of Chemical Education, vol. 83, no. 3, 2006, pp. 353-355.[2] Seinfeld, John H., and Spyros N. Pandis. Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change. 3rd ed., Wiley, 2016.。
二氧化碳转化为甲烷的化学方程式
二氧化碳转化为甲烷的化学方程式
CO2+4H2→CH4+2H2O
这个方程式表示了在适当的条件下，一个CO2分子结合四个H2分子
反应形成一个甲烷分子和两个水分子。
在这个反应中，二氧化碳（CO2）是温室气体的主要成分之一，而甲
烷（CH4）是另一个重要的温室气体。
因此，将二氧化碳转化为甲烷不仅
可以利用废弃物，还可以减少温室气体的排放。
在实际的反应过程中，通常需要在适当的温度和压力下使用催化剂来
促进反应的进行。
常见的催化剂包括镍（Ni）和铁（Fe），它们可以提高
反应的速率和效率。
例如，一个常见的反应条件是将CO2和H2反应在高温（400-500°C）和高压（20-30大气压）条件下，使用镍作为催化剂。
在这种情况下，方
程式可以表示为：
CO2+4H2→CH4+2H2O
这个反应过程可以通过多个步骤来达到，其中H2与CO2发生反应形
成一系列中间产物，最终生成甲烷。
这些中间产物包括CO（一氧化碳）
和CH3OH（甲醇），它们在反应过程中可能会形成。
CO2+H2→CO+H2O
CH3OH+H2→CH4+H2O
在实际的工业应用中，二氧化碳转化为甲烷的过程通常被称为甲烷化（methanation）。
这个过程不仅可以将CO2从烟气中去除，还可以利用
生物质或废物中的CO2来生产可用的燃料。
总之，二氧化碳转化为甲烷的化学方程式是CO2+4H2→CH4+2H2O。
这个反应需要在适当的温度和压力下使用催化剂来促进反应的进行。
这个过程具有重要的环境和能源应用，可以减少温室气体的排放并利用废弃物转化为可用的燃料。
二氧化碳转化为甲烷的化学方程式
二氧化碳转化为甲烷的化学方程式二氧化碳转化为甲烷是一种新型技术，近年来发展迅速。
它是指将二氧化碳（CO 2作为原料，使用有机或无机添加剂，利用化学反应或物理反应，将二氧化碳转化为甲烷（CH 4的过程，而该过程即为二氧化碳转化为甲烷的过程。
二氧化碳转化为甲烷的过程有多种表现形式，最常用的是催化剂催化氧化。
将氧化剂（如钨酸铵）和催化剂（如铕系和镍系金属）添加到CO 2曛中，并在高温（500-700℃）的环境下进行反应，即可生成甲烷。
反应步骤及相应的化学方程式如下：CO 2 + 2H 2 CH 4 + 2H 2 OCO 2 + 4H 2 CH 4 + 2H 2 O + 3H 2CO 2 + 8H 2 CH 4 + 4H 2 O + 7H 2除了上述催化剂催化氧化过程外，还可以通过非催化氧化、电化学转化以及质子交换转化等方法将二氧化碳转化为甲烷，其中催化剂催化氧化转化是目前用于二氧化碳转化为甲烷最常见的方法。
催化剂催化氧化转化的优点在于：（1）反应温度和压力较低，即使在高温环境下，也可以得到高转化率；（2）反应速度快，一般在几小时内就可以完成；（3）结果稳定，可以在室温下进行反应，不会出现副反应，而且能够制得低质量的甲烷。
催化剂催化氧化转化的缺点在于：（1）所需的催化剂费用较高，（2）合成所需原料（二氧化碳）需求量大，（3）催化剂可能会在反应过程中失效，（4）反应物中的水分可能会降低反应的质量。
除催化剂催化氧化转化外，还有其他几种二氧化碳转化为甲烷的技术：（1）非催化氧化法：其中二氧化碳反应以氧化剂和水为原料，利用物理或化学方式，在加热和沸腾条件下进行，转化的化学方程式为：CO 2 + H 2 O CO + H 2（2）电化学转化法：其中二氧化碳反应以电解质、酸性溶液和电解剂为原料，在高温环境下电解，利用电解质介质进行反应，转化的化学方程式为：CO 2 + 2H 2 O + 2e CH 4 + 2OH（3）质子交换转化法：其中二氧化碳反应以质子交换膜、氧气和H 2 为原料，在质子交换膜上进行反应，转化的化学方程式为：CO 2 + H 2 CH 4 + H 2 O通过以上几种方法可以实现二氧化碳转化为甲烷的目的，但是需要合理的工艺设计和选择最适合的技术，以保证反应的可靠性和经济性。
Ni–TiO2光催化还原CO2和水制备甲烷
Ni - TiO2光催化还原CO2和水制备甲烷摘要：光催化是一种最潜在的方法来减少二氧化碳转化为有用的化合物。
在这个工作中，为了提高照片的二氧化碳减少，镍离子被嵌入二氧化钛作为光催化剂。
XRD 和TEM结果显示与纳米二氧化钛锐钛矿结构。
表面的特点用BET和电动电势测量。
经紫外可见和PL的光化学属性。
二氧化碳减排测试液体反应器和GC对产品进行了分析。
Ni-TiO 2(0.1摩尔％)相比其他催化剂有最高收益率的甲烷。
简介在过去的几十年中，快速推动了全球能源需求不断增长的世界人口。
如今,能源基础设施几乎依赖于化石燃料。
使用化石燃料产生的温室气体如二氧化碳(CO2),这是全球变暖的主要原因[1,2]。
为了解决这个问题，许多研究人员正努力开发替代能源和利用二氧化碳。
有三种途径：利用二氧化碳CO2转化为燃料,利用二氧化碳作为化工原料，以及非转换使用的二氧化碳。
在各种方法中，光催化还原二氧化碳与水成烃燃料和有用的化学物质是值得注意的方式来生产能源与缓解全球气温降低二氧化碳浓度[3 -5]。
Inoue at al [6]报道,HCOOH 一氧化碳,CH3OH,甲烷是主要的产品在CO2和H2O的光致还原作用。
在一般情况下，运输过程中电子和空穴在光催化反应中可以通过几个步骤来解释：光吸收，运输光生电子和空穴在光催化剂表面，反应的电子和空穴，电子和空穴的复合光催化剂表面和反应物的传质[7]。
在各种半导体如氧化钛(二氧化钛)[8],氧化钨电致)[9],氧化锌(氧化锌)[10]、磷化镓(GaP)[11],硫化镉(cd)[12],和碳化硅(SiC)[13],重点是二氧化钛。
二氧化钛研究在过去几年中由于其众多的优点包括良好的光敏，电荷转移潜力,低成本、无腐蚀性，生物稳定、无毒[14]。
然而，二氧化钛的效率很低，因为宽的带隙(3.20 eV),立即重组光生电子空穴对[15-16]。
为了提高二氧化钛的光催化效率，许多表面改性方法已被研究人员进行。
低成本CO2制甲烷
一种二氧化碳甲烷化Ni/CexZr1-xO2催化剂及其制备方法（低成本CO2制甲烷）2019-12-17 11:34本发明公开了一种二氧化碳甲烷化催化剂(Ni/CexZr1-xO2)及其制备方法，其步骤：a.将一定量的硝酸镍、硝酸铈、硝酸锆分别加入到50ml去离子水中，配制成在催化剂（Ni/CexZr1-xO2）中Ni的含量为10～40wt.%的混合溶液；b.将配制的混合溶液移入80℃恒温水浴锅，均匀搅拌，将100ml浓度为2mol/L的碳酸铵溶液迅速倒入混合溶液中，继续搅拌加热，恒温烘干后，得到粉体；c.将烘干后的粉体在马弗炉中，从室温以2℃/min升温速率升至500℃焙烧5h；然后将焙烧后的粉体置于钢模中挤压成型；随后经破碎、过筛，得到粒径为40～60目的颗粒，d.在氢气气氛中<b>，</b>温度为400℃下还原2h，制得Ni/CexZr1-xO2催化剂。
？该方法制备的催化剂在250？oC～400oC具有较高的催化活性、选择性、稳定性，其制备方法简单、易操作、成本较低。
权利要求书1.一种二氧化碳甲烷化催化剂(Ni/CexZr1-xO2)，它由载体和活性组分组成，其特征在于，所述载体采用铈锆固溶体，它以化学通式CexZr1-xO2表示，所述活性组分为金属Ni，其中，铈、锆的原子摩尔比为x：(1-x)，且0<x<1，金属Ni的含量占催化剂总质量的10～40wt.%。
2.一种二氧化碳甲烷化催化剂(Ni/CexZr1-xO2)的制备方法，主要包含以下步骤：a.将一定量的硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)、硝酸铈(Ce(NO3)3·6H2O)、硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)分别加入到50ml去离子水中，Ni为活性组分，以金属元素计，配制成在催化剂(Ni/CexZr1-xO2)中金属Ni的含量为10～40wt.%的混合溶液；b．将步骤a配制的混合溶液移入80℃恒温水浴锅，以180～200转/分速度均匀搅拌，当温度达到80℃时，将100ml浓度为2mol/L的碳酸铵溶液100ml倒入混合溶液中，继续搅拌加热，温度保持在80℃；恒温烘干后，得到粉体；500℃焙烧5h；然后将上述焙烧后的粉体在25～35kN/Cm2的压强下置于钢模中挤压成型；随后经破碎、过筛，得到粒径为40～60目的颗粒；d．将步骤c得到的颗粒在还原气体流量为30ml/min的氢气气氛中，温度为400℃下还原2h，制得Ni/CexZr1-xO2催化剂。
co2光还原产甲烷
co2光还原产甲烷
二氧化碳（CO2）的光还原产甲烷（CH4）是一种通过使用太阳能或其他光源将二氧化碳还原为甲烷的过程。
这是一种环保的方法，旨在减少温室气体排放并利用可再生能源。
这个过程通常涉及催化剂的使用，以促使 CO2 被还原为 CH4。
下面是该过程的一般步骤：
1. 光吸收：在光还原过程中，需要使用光源（通常是太阳能）来激发二氧化碳分子中的电子。
2. 催化剂：使用催化剂是光还原的关键步骤。
催化剂能够降低反应的能垒，促使二氧化碳分子的还原。
光催化剂可以是特定的化学物质或材料，它们能够吸收光能并在反应中发挥关键作用。
3. 二氧化碳还原为甲烷：在催化剂的作用下，被激发的二氧化碳分子中的电子被传递给其他分子，从而将 CO2 还原为 CH4。
这个过程涉及一系列复杂的反应步骤。
4. 产物提取：产生的甲烷需要从反应中提取出来，以便进一步使用或存储。
这可能需要经过一些分离和纯化的步骤。
这种光还原CO2 为CH4 的过程是一个具有挑战性的领域，但如果能够有效实现，它将有助于减少温室气体排放并提供一种可持续的方法来生产甲烷。
研究人员和科学家正在努力寻找高效的催化剂和工艺条件，以推动这一领域的发展。
1/ 1。
二氧化碳还原甲烷
二氧化碳还原甲烷二氧化碳还原甲烷是一种化学反应，可以将二氧化碳和氢气还原为甲烷。
这种反应可以在高温、高压下进行，需要使用特定的催化剂和反应器。
在当前气候变化背景下，二氧化碳还原甲烷被广泛认为是一种可持续发展的能源转化方式。
下面我们来详细分析一下二氧化碳还原甲烷的相关内容。
一、反应原理二氧化碳还原甲烷的化学方程式为CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O。
反应需要使用催化剂，最常见的是镍催化剂，这种催化剂可以加速反应速度，降低反应温度和压力。
在反应过程中，二氧化碳和氢气分别分子上的一个氧和两个氢结合，形成甲酸，再在催化剂的作用下进一步还原为甲烷。
二、反应条件二氧化碳还原甲烷的反应条件和要求比较严格。
最常见的反应条件包括高温、高压、镍催化剂等。
在反应过程中通常需要对氢气、二氧化碳和反应器进行精确的控制和调节。
有些实验室的研究者还尝试使用新型催化剂、反应器、添加剂等来优化反应条件和提高反应效率。
三、应用前景二氧化碳还原甲烷被广泛认为是一种可持续发展的能源转化方式。
利用反应产生的甲烷能够代替传统的天然气、石油和煤炭等化石能源，从而减少对环境和人类健康的影响。
此外，由于二氧化碳是一种废弃物，其大量排放会直接导致气候变化，二氧化碳还原甲烷也可以将其“再利用”起来，减少其对环境的负面影响。
同时，二氧化碳还原甲烷还减少了对传统能源的依赖，从而提供了一种可替代的能源选择。
这对于解决全球能源安全问题有着重要的意义。
虽然二氧化碳还原甲烷还处于实验室阶段，但是随着技术不断发展，其应用前景也将愈加广阔。
四、存在的问题目前，二氧化碳还原甲烷还存在一些问题，主要包括以下几点。
首先，反应条件和反应效率需要进一步优化，以提高反应效率和降低产出成本。
其次，二氧化碳的获取和处理也是反应过程中需要解决问题之一。
最后，虽然二氧化碳还原甲烷是一种可持续的能源转化方式，但是其也需要解决排放甲烷对环境带来的负面影响问题。
总之，二氧化碳还原甲烷是一项具有潜力的技术，其应用前景非常广阔。
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1
(一) 全球CO
2循环策略系统，包括第一步，用电解产生氢气；第二步，H
2
和
2
CO
2反应生成CH
4
和少量其他碳氢化合物；第三步，生成的CH
4
作为能源消耗又生
3
成了CO
2，如此循环往复。
其中的核心环节就是利用太阳能发电和CO
2
催化加氢
4
甲烷化的反应。
5
CO
2甲烷化反应是由法国化学家Paul Sabatier提出的，因此，该反应又叫做
6
Sabatier反应，反应过程是将按一定比例混合CO
2的和H
2
气通过装有催化剂的反
7
应器，在一定的温度和压力条件下CO
2和H
2
发生反应生成水和甲烷。
化学反应方
8
程式如下。
9
CO2+4H2=CH4+2H2O 10
(二) CO
2加氢甲烷化机理：
11
1 不经过一氧化碳中间物的机理
12
13
2 包括一氧化碳中间物的机理
14
随着研究的深入，CO
2甲烷化反应机理被推定可能由下列2个途径组成：吸附
15
的H和气相的CO
2反应生成吸附态的CO，随后吸附态的CO直接加氢生成甲烷；
16
或吸附的H和吸附的CO
2反应生成吸附态的CO，随后吸附态的CO加氢生成中间
17
体如甲酸根、碳酸根等再进一步加氢生成甲烷。
Prairie提出了CO
2加氢甲烷化
18
的反应机理：
19
20
式中，m，s，i分别表示金属上，载体上及未经确定吸附点上的吸附物种。
21
Schild 等提出了Ni/ZrO
2催化CO
2
加氢甲烷化的反应机理。
CO
2
先在催化剂活
22
性中心上转化为吸附的甲酸根和碳酸根，然后再进一步加氢为甲烷。
23
Os簇合物催化剂上反应机理表示为：
24
25
其中*表示吸附二氧化碳的活性点，M表示Os上的吸附活性点，主要用于加氢。
26
Ni/ZrO2上的甲烷化机理可表示为：
27
28
二氧化碳先在催化剂表面转化为吸附的甲酸根和碳酸根，再进一步氢化为甲29
烷。
图中虚线表示热力学可行但未被观察到。
30
由非晶态合金Pd
25Zr
71
制得的催化剂也显示出与之相似的结果。
如下图所示：
31
32
不同的研究者提出的机理有所不同，但大体上都遵循以下模式：
33
⑴二氧化碳和氢吸附于催化剂表面;
34
⑵吸附的H
2分解为H;
35
⑶吸附的二氧化碳转变为其它含碳物种；
36
⑷含碳物种氢化为甲烷。
37
由二氧化碳转变而得到的含碳物种，可能是吸附的CO，甲酸根，碳酸根及含38
氢的吸附CO，近期的研究倾向于生成甲酸根和碳酸根。
39
一氧化碳对二氧化碳甲烷化的阻碍作用可解释为一氧化碳在催化剂表面的竞40
争性吸附取代了部分二氧化碳的位置，使吸附的二氧化碳减少而延缓了反应速41
度。
同时，一氧化碳的吸附可加速催化剂的失活，提高反应的活化能，据信这也42
是同样催化剂作用下二氧化碳甲烷化速率高于一氧化碳的原因。
43
与一氧化碳相比，二氧化碳甲烷化机理的研究显得较为单薄，也不那么完备和44
深入，随着二氧化碳活化研究工作的深化，相信不远的将来会涌现出更多的突破45
性工作。
46
(三) 二氧化碳制取甲烷催化剂的研究
47
二氧化碳加氢甲烷化由于具有明确的应用前景而备受关注。
目前的研究主要集48
中于催化剂的开发上。
49
(1) 金属活性组分
50
大量研究表明，大多数第Ⅷ族金属催化剂对CO
2/CH4转化均有催化作用。
贵金
51
属催化剂具有较高转化活性，其中Rh、Ru、Ir催化性能最好，Pt、Pd稍差，过52
渡金属Fe、Co、Ni活性也较高，其中Ni的催化性能仅次于Rh，活性顺序为:Ni>Co》53
cu》Fe。
54
在选择催化剂时，除了考察活性外，还要考虑积炭。
Rostrup一Nielsen等人55
研究了Pt族贵金属及Ni催化剂，结果表明，Rh和Ru有最佳的抗积炭性能，在56
Rh催化剂上几乎不积炭，Ni催化剂虽具有与Rh、Ru相当的催化性能，但积炭较57
为严重。
Al-ubaid等人在Pt/Zro
2催化剂上，于853K，V(CO
2
):V(CH
4
)=1:1的条
58
件下，对CO
2/CH
4
重整反应进行了500h的稳定性试验，并对试验后的催化剂进行
59
了热重分析/差示量热扫描(TGA/DSC)分析，表明催化剂上无积炭生成。
60
A.T.Aschroft等人则研究了负载Ni、Ru、Rh和Ir催化剂在该反应中的抗积炭
61
性能，结果发现Ni、Pd催化剂因积炭很快失活，而具有抗积炭性能的Ru、Rh 62
催化剂在运行260h后仍保持很高的活性。
63
目前，国外对贵金属催化剂的研究较多，但考虑到贵金属资源有限，价格昂贵64
和需要回收，不适合大规模应用。
我国的研究主要集中在非贵金属催化剂上，特65
别是在负载型催化剂的抗积炭能力的提高上。
66
(2) 载体的选择
67
最近的一些研究结果表明，负载Rh、Pt和Ni催化剂选择TiO
2作为载体时，
68
能极大地抑制积炭。
抑制积炭的主要原因可能是由于TiO
2物种分布在金属表面，
69
从而破坏利于碳形成的大活性金属集团的形成，还有就是由于TiO
2中的O容易
70
从TiO
2迁移到金属表面，从而氧化金属表面上的积炭，TiO
2
中的氧迁移能力在单
71
金属氧化物中是最强的，随后就是ZrO
2、MgO、A1
2
O
3
和SiO
2。
72
Chang Jongson考查了Ni/分子筛催化剂在CO
2/CH
4
重整反应中的活性和抗积炭
73
性能。
结果表明，在140h稳定性试验中催化剂始终保持良好的活性和较高的抗74
积炭性能。
载体的Si/Al比对催化剂的抗积炭性能有影响。
黄传敬等人用HZSM-5 75
分子筛作为Co基催化剂载体时，发现较高的Si/Al比有助于催化剂的抗积炭性76
能。
77
Takashi Hayakawa等人选用Ca
0.8Sr
0.2
TiO
3
类钙钦矿型材料为载体，通过用少量
78
Ni取代晶格中Ti的位置，利用稳定钙钦矿结构的“矩阵效应”得到高分散且稳79
定的Ni金属粒子，制备得到了高性能Ni基催化剂，这类载体可以提供碱土金属，80
催化剂抗积炭性能好，并且这类钙钦矿型材料具有很好的高温稳定性。
纪敏等人81
选择具有六铝酸盐结构的复合氧化物作为催化剂基质材料，将镍镶嵌在复合氧化82
物特定的晶格位置上，一方面提高镍离子的分散度和抗烧结能力;另一方面可以83
通过离子调变改变催化剂表面酸碱性，以提高催化剂抗积炭性能。
84
(3) 助剂
85
稀土助剂：近年来在催化剂中添加少量稀土氧化物作为助剂已引起广泛重视。
86
在Ni催化剂中添加稀土氧化物对催化剂有改性作用，能提高催化剂的稳定性和87
选择性，使活性组分的分散度和抗积炭性能有明显提高。
在以往的工作中，对88
Y 2O
3
、LaO
3
和CeO
2
等稀土氧化物研究较多，而近几年，Pr
6
O
11
和Nd
2
O
3
也得到研究。
89
Ni/A1
2O
3
经Y
2
O
3
或La
2
O
3
改性后，其比表面积和孔容量显著提高，这有利于Ni在
90
催化剂表面的分散，使Ni的分散度得到提高，并且加入的稀土氧化物能高度分91
散于Ni晶粒的边界，降低了Ni的表面自由能，抑制了因表面扩散引起的晶粒长92
大，从而减少了Ni的活性集团数，提高了催化剂的抗积炭性。
93
碱性助剂：改善非贵金属催化剂的抗积炭能力的另一主要方法就是添加碱性助94
剂，对于CO
2/CH
4
转化体系，这方面的研究工作已经展开。
因为CO
2
会在碱性催化
95
剂表面上发生强吸附，覆盖大部分表面，因而可有效地抑制积炭。
另外，使用双96
助剂CeO2-MgO能有效地一直在Ni/r-Al2O3催化剂上的积炭。
K
2O、Li
2
O、MgO等
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碱性助剂对催化剂都有明显改善作用，重整活性在不同范围里有不同程度的提98
高。
99
随着对二氧化碳重整甲烷反应研究的深人和测试手段的不断提高，人们对反应100
中的一些问题的认识正逐步加深，意见也趋于一致，一些问题如活性中心问题、101
载体效应和助剂的作用等正在逐步得到解决。
这些问题的解决将大大促进催化剂102
的开发。
103
104。