合成气制碳二含氧化合物铑基催化剂的研究

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二氧化碳电催化还原反应制合成气催化剂研究进展

二氧化碳电催化还原反应制合成气催化剂研究进展黄澎;邹颖;王宝焕;王逍妍;赵勇;梁鑫;胡迪【期刊名称】《化工进展》【年(卷),期】2024(43)5【摘要】利用电催化二氧化碳还原反应(CRR)将CO_(2)转变为有价值的合成气(CO/H_(2))受到广泛关注。

CRR电催化剂的开发对于高效、精确制备合成气至关重要。

本文综述了CRR制备合成气的反应过程、反应机理以及催化剂等方面的研究进展,介绍了现有CRR催化剂的种类、优点、存在的问题以及发展方向,具体分析了催化剂的掺杂元素种类和比例对反应中间体的影响,指出了掺杂非金属元素的金属原子边缘和活性位对CRR的作用,探讨了催化剂设计和反应条件调节对CO和H_(2)比例的精确调控。

本文也讨论了增加反应活性位点、降低中间体的反应能垒等促进CRR以及调节合成气碳氢比的方式。

此外,提出了可通过催化剂多级形貌调控、多活性位点设计、CO_(2)还原与阳极反应耦合等途径,提升CRR制合成气效率的策略。

最后,探讨和展望了CRR制合成气在未来工业化生产中存在的挑战和问题。

【总页数】16页(P2760-2775)【作者】黄澎;邹颖;王宝焕;王逍妍;赵勇;梁鑫;胡迪【作者单位】煤炭科学技术研究院有限公司;北京化工大学化学工程学院化工资源有效利用国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TQ151【相关文献】1.金属硫化物电催化剂在二氧化碳电化学还原中的研究进展2.电催化还原二氧化碳制一氧化碳催化剂研究进展3.单原子催化剂电催化还原二氧化碳研究进展4.电催化还原二氧化碳的催化剂研究进展5.电催化二氧化碳还原制乙烯铜基催化剂研究进展因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

合成气制备低碳醇

1. 针对某一个反应一撰写具体一个催化剂2. 如何让选择催化剂(依据的催化剂原理)3. 催化剂的研究现状(需要解决什么问题)4. 针对前述总结的问题，就某一个具体方面，提出一个设计与制备方案(基于什么催化原理)5. 意义合成气制备低碳醇1. 针对某一个反应一撰写具体一个催化剂1合成气制乙醇的化学过程[6]合成气作为原料可以在不同催化剂作用下直接或通过甲醇中间体间接合成乙醇和高级醇，合成路线见图2。

合成气直接转化制乙醇反应方程式见式(1)。

2C0(g) +4H2(g) —C2H5OH(g) +H20(g) (1)△H0 298 = 253.6 kJ/mol △G0 298 二一221.1 kJ/mol合成气直接转化制乙醇是一个强放热并且容易进行的反应，由于受多种因素(如催化剂的组成、操作条件等)的影响，上述反应总伴随有副反应发生，导致产生甲烷、C2〜C5的烷烃和烯烃、甲酮、乙醛、酯类以及乙酸等多种产物。

其中，在CO的氢化过程中很容易发生甲烷化反应，该反应也是一个强放热反应，同时消耗大量的H2，见式(2)。

CO(g) + 3H2(g) —CH4(g) + H2O(g) (2)△H0 298 —205.9 kJ/mol△G0 298 —141.9 kJ/mo为了提高乙醇的产率和选择性，应选择对甲烷化反应有抑制作用的催化剂和反应条件。

另外，由于多数合成气制乙醇的催化剂对水煤气变换反应(WGS)都有催化作用，所以这类反应也经常发生，其反应方程式见式(3)。

CO(g) + H20(g) -C02(g) + H2(g) (3)△H0 298 =41.1 kJ/mol△G0 298 = 28.6 kJ/mol由于WGS反应通常在H2/CO较高时不易发生，因此，可以通过改变催化剂的性质、调节催化剂的组成以及选择合适的反应条件来抑制副反应的发生，提咼乙醇的产率和选择性。

2. 如何让选择催化剂(依据的催化剂原理)合成气制乙醇异相催化剂大致分为两类：①贵金属催化剂；② 非贵金属催化剂。

甲烷与二氧化碳催化重整制取合成气的研究进展

第34卷第12期2005年12月应　用　化　工App lied Che m ical I ndustryVol .34No .12Dec .2005专论与综述收稿日期:2005210211基金项目:国家自然科学基金和宝钢科学基金联合资助项目(50164002,50574046);云南省自然科学基金资助项目(2004E0012Q );教育部高校博士学科点专项科研基金资助项目(20040674005)作者简介:魏永刚(1977-),男,陕西咸阳人,云南理工大学在读博士研究生,师从王华教授,从事环境调和型能源新技术的研究。

电话:(0871)5153405,E 2mail:t orier@sina .com 甲烷与二氧化碳催化重整制取合成气的研究进展魏永刚,王　华,何　方,辛嘉余(昆明理工大学材料与冶金工程学院,云南昆明　650093)摘　要:综述了甲烷与二氧化碳催化重整制取合成气的最新研究进展,比较了不同类型的催化剂在重整反应过程中的性能差异,分析了催化剂的积炭过程和重整反应机理,对非常规供能方式进行了阐述,指出了甲烷与二氧化碳催化重整制取合成气的研究方向。

关键词:催化重整;合成气;积炭;反应机理中图分类号:T Q 51 文献标识码:A 文章编号:1671-3206(2005)012-0721-05Progress i n methane cat alyti c refor m i n g with carbon di oxi de to syngasW E I Yong 2gang,WAN G Hua,HE Fang,X I N J ia 2yu(Faculty ofM aterials and Metallurgy Engineering,Kun m ing University of Science and Technol ogy,Kun m ing 650093,China )Abstract:The latest p r ogress of methane catalytic ref or m ing with carbon di oxide t o syngas is revie wed .The perf or mance difference a mong catalysts in the ref or m ing reacti on p r ocess is compared .The p r ocess of carbon depositi on of catalysts and ref or m ing reacti on mechanis m are analyzed,and non 2conventi onal means of supp lying energy are described .Finally the devel opment trend of methane catalytic ref or m ing with carbon di oxide t o syngas is pointed out .Key words:catalytic refor m ing;syngas;carbon depositi on;reacti on mechanis m 甲烷是煤层气和天然气的主要成分,随着石油资源的日益枯竭,储量丰富的天然气资源将成为最具希望的替代能源之一。

CH4CO2催化重整制合成气的研究进展及前景

高建权：ｃＨ。／ｃ０：催化重整制合成气的研究进展及前景［３］
２０１１年１月
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的催化剂明显失活，有相当多的积碳生成¨“。Ｂｅｎｇａａｒｄ，等人¨纠研究了用实验和理论研究了吸附Ｋ的Ｎｉ（１００）和Ｎｉ（１１１）面上ＣＨ。的化学吸附，实验研究结果显示，Ｋ出现时，ＣＨ。的粘滞概率减少。
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甲烷催化二氧化碳重整制合成气反应研究进展

甲烷催化二氧化碳重整制合成气反应研究进展甲烷催化二氧化碳重整是一种利用甲烷和二氧化碳在催化剂的作用下进行反应生成合成气的过程。

合成气（合成氢气和一氧化碳的混合气体）是一种重要的化工原料，可以用来生产合成烃、合成醇等有机化合物。

该过程具有很高的经济效益和环境效益，在碳资源的合理利用和减少温室气体排放方面有重要意义。

下面是甲烷催化二氧化碳重整制合成气反应研究进展的详细介绍。

甲烷催化二氧化碳重整是一种以甲烷为主要原料的化学反应，通过将甲烷与二氧化碳在催化剂上进行反应，在高温高压条件下生成合成气。

催化剂的选择是该反应的核心问题，目前常用的催化剂包括镍基催化剂、铁基催化剂和铑基催化剂等。

这些催化剂具有良好的催化活性和稳定性，可以有效地催化甲烷和二氧化碳的反应。

在甲烷催化二氧化碳重整中，催化剂的选择对反应活性和选择性有重要影响。

镍基催化剂具有良好的活性和选择性，是目前较为常用的催化剂。

铁基催化剂是一种新型催化剂，具有较高的选择性和抗积碳能力。

铑基催化剂是一种高效催化剂，具有较高的活性和稳定性。

随着催化剂技术的不断发展，新型催化剂的研究和开发将进一步提高甲烷催化二氧化碳重整的反应效率。

此外，反应条件对甲烷催化二氧化碳重整的反应效果也有重要影响。

温度、压力、甲烷和二氧化碳的摩尔比等因素会影响反应速率和产物分布。

在一定范围内，提高温度和压力可以增加反应速率和产物选择性；增加甲烷和二氧化碳的摩尔比可以提高合成气的产量。

此外，添加助剂和提高催化剂的活性也是提高甲烷催化二氧化碳重整效果的有效方法。

甲烷催化二氧化碳重整制合成气反应的研究进展主要集中在改进催化剂的活性和选择性、提高反应效率和降低碳积留等方面。

目前，一些新型催化剂的研究表明，铁基催化剂具有较高的选择性和抗积碳能力，可以有效地催化甲烷和二氧化碳的反应。

此外，反应条件的优化和催化剂的改进也是提高甲烷催化二氧化碳重整效果的关键。

综上所述，甲烷催化二氧化碳重整制合成气反应的研究进展主要集中在改进催化剂的活性和选择性、提高反应效率和降低碳积留等方面。

合成气制乙醇工艺流程设计与催化剂评价

合成气制乙醇工艺流程设计与催化剂评价合成气制乙醇是一种能够利用低碳一氧化碳和氢气生产高附加值化学品的重要方法。

本文旨在探讨合成气制乙醇的工艺流程设计以及催化剂的评价，为实践中的生产提供指导。

一、工艺流程设计1. 原料准备阶段合成气制乙醇的原料包括一氧化碳和氢气，因此在工艺开始之前需要对原料进行准备。

一氧化碳可以通过煤炭气化、天然气重整等方法获取，而氢气可以通过水蒸气重整、水电解等方式获得。

2. 催化剂选择在合成气制乙醇的工艺中，催化剂的选择对产品的产率和质量有着重要影响。

常用的催化剂包括铜基、钴基和镍基催化剂。

不同的催化剂具有不同的催化活性和选择性，因此需要根据实际需求选择合适的催化剂。

3. 反应装置设计合成气制乙醇的反应一般采用固定床反应器或流化床反应器。

在反应装置设计中，需要考虑反应温度、压力和催化剂的装填方式等因素。

此外，合成气制乙醇反应是一个放热反应，所以还需要考虑反应热的控制和排热方式。

4. 反应条件控制反应温度和压力是合成气制乙醇的关键控制参数。

适当的反应温度和压力可以提高乙醇的产率和选择性。

此外，气体流速和催化剂的空速对反应也有一定影响，需要进行合理的控制。

5. 产品分离和净化在合成气制乙醇反应后，需要对产物进行分离和净化。

常用的分离方法包括压力摩擦萃取、吸附和蒸馏等。

分离和净化的目的是提高乙醇的纯度，减少杂质对催化剂的毒化。

二、催化剂评价1. 催化活性评价催化活性是评价催化剂性能的重要指标，可以通过反应转化率和乙醇选择性来评价。

合成气制乙醇的反应一般采用液相连续流动反应器进行评价，通过调节反应条件来研究催化剂的活性。

2. 催化剂稳定性评价催化剂的稳定性是指在长时间运行中催化剂的活性和选择性的变化情况。

稳定性评价可以通过催化剂寿命实验来进行，通过连续使用催化剂一段时间并监测乙醇产率的变化来评价催化剂的稳定性。

3. 催化剂中毒评价在合成气制乙醇的反应过程中，催化剂容易被一氧化碳、二氧化碳和杂质等物质毒化，降低催化剂的活性。

丁辛醇装置铑催化剂的失活与活化

丁辛醇装置铑催化剂的失活与活化摘要：国内大部分丁辛醇装置采用DAVY/DOW低压法催化剂羰基合成工艺。

该工艺以丙烯、合成气为原料，在铑催化剂作用下反应生成混合丁醛，其中正丁醛经缩合反应后生成辛烯醛(EPA)，EPA再通过加氢生成辛醇;混合丁醛加氢生产丁醇。

羰基合成单元是丁辛醇生产装置的核心，反应过程中采用均相络合物铑膦催化体系，以铑原子为活性中心，以三苯基膦为配位体，在一定条件下添加过量的三苯基膦时可使产物的正异构比提高到20∶1以上。

但贵重金属铑资源稀少、制作工艺复杂，价格十分昂贵。

在正常生产中，少部分催化剂随产品带走，其活性亦随生产周期的延长及毒物的积累逐渐降低，直至完全失活而无法使用，使用寿命设计约为1.5a。

关键词：丁辛醇装置；铑催化剂；失活；活化；分析引言：：2017年之前原料丙烯主要为化工一厂裂解聚合级丙烯和化学级丙烯，随着烯烃裂解工艺改进，化学级丙烯产量越来越少，而聚合级丙烯还要供应异丁醛装置和新上聚丙烯装置，烯烃裂解丙烯产量已不能满足丁辛醇装置生产负荷的要求。

因此，2017年初针对将炼油厂气体分离装置所产丙烯用做丁辛醇装置原料进行了可研分析，并在2017年上半年完成了相应的设计与改造。

炼油厂丙烯应用于丁辛醇生产在之前尚无先例，无经验可借鉴。

目前国内大部分丁辛醇生产装置都是采用英国戴维工艺技术有限公司的低压羰基合成工艺，其中的羰基合成反应是整个工艺的核心。

羰基合成反应的铑催化剂是以铑（Rh）原子为中心，三苯基膦和一氧化碳作为配位体的络合物，为淡黄色结晶体，它的主要特点为：异构化能力弱、加氢活性低、选择性高、反应速度快，几乎为钴催化剂的102-103倍。

其铑催化剂的活性对整个反应至关重要，影响着整个装置的经济效益。

1.试验部分1.1铑膦催化剂失活原理铑膦催化剂是以铑(Ｒh)原子为中心、三苯基膦(TPP)和一氧化碳作为配位体的络合物，淡黄色结晶体。

其主要特点:异构化能力弱、加氢活性低、选择性高、反应速度快，几乎为钴催化剂的100-1000倍。

单原子合金电催化二氧化碳还原制c2产物

单原子合金电催化二氧化碳还原制C2 产物是一种利用电化学方法将二氧化碳转化为二氧乙烷(C2H4) 等含碳化合物的过程。

在这个过程中，单原子合金作为催化剂发挥着重要的作用。

以下是一种可能的机制：
1. 表面吸附：CO2 分子会吸附在单原子合金表面上。

2. CO2 还原：单原子合金上的金属原子可以提供活性位点，促进CO2 分子的还原。

通过提供电子和催化表面反应，CO2 分子发生还原形成CO。

3. CO 结合：CO 可以进一步吸附到单原子合金表面，并与其他吸附物发生反应。

4. CO 反应：通过进一步反应，CO 可以在单原子合金表面上与其他CO 分子进行羰基合成，形成含有C-C 键的产物，如C2H4。

单原子合金作为催化剂的优点之一是其高比表面积和活性位点的丰富性，这提供了更多的反应机会和高效的二氧化碳转化。

此外，单原子合金的组成和结构可以调控，以优化其催化性能和选择性。

需要指出的是，单原子合金电催化二氧化碳还原制C2 产物是一个复杂的领域，目前仍在不断的研究和探索中。

因此，具体的反应机理和最佳条件仍有待进一步研究和验证。

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ｓｕｙｗａｒｓｎｅ．ｔｄｓｐｅｅｔｄ
Ｋｅｒｓｙｇｓ２ｏｙｅａｅｈｄｕｃｔｌｓｙｗｏｄ：ｓｎａ；Ｃ一ｘｇｎｔ；ｒｏｉｍａｙｔａ
乙醇、乙醛和乙酸等碳二含氧化合物不仅是
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化合物技术的研究开发，既有助于解决上述问题，
重要的化工原料，也是理想的车用燃料及汽油添
加剂。目前，二含氧化合物都是以石油或粮食碳
为原料生产的。近年来，随着原油价格的不断攀升以及粮食供应的日益短缺，促使人们寻求替代碳二含氧化合物传统生产路线的方法。因此，进行从煤、天然气和生物质等经合成气制碳二含氧
又可以充分利用煤、天然气和生物质等资源。此外，合成气一步制碳二含氧化合物能在很大程度上简化现有的生产工艺，具有显著的经济效益［。１］合成气制碳二含氧化合物技术开发的关键是高性能催化剂的研制，目前所报道的众多在
ａｄｃｎｉｏｓｆｒｓｎｈｓｆ２ｏｙｅａｅｒｍｙｇｓｗｅｅｒｖｅｅ．ｈｅｓｅｔｅｆｒｆｒｈｒｎｏｄｔｎｙｔｅｉｏ一ｘｇｎｔｓｆｏｓｎａｒｅｉｗｄＴｅｐｒｐｃｉｏｕｔｅｉｏｓＣｖ
（上海应用技术学院化学与环境工程学院，上海２０３）０２５
摘要：作为从非石油资源制备清洁燃料和化工原料的一种替代方法，天然气和生物质经煤、
合成气催化转化制乙醇、乙醛和乙酸等碳二含氧化物引起了广泛的关注。铑基催化剂是合成气制碳二含氧化合物最有效的一类催化剂。对近年来用于合成制碳二含氧化合物的铑基催化剂的研究进行了总结，主要包括助催化剂、载体和制备方法及条件等，指出了今后研究的并
方向。
关键词：合成气；二含氧化合物；催化剂碳铑
中图分类号：４．０６３３
文献标识码：Ａ
Ｓｕｙｏｏｉｍ－ａｅｔｌｓｓｆｒｔｙｔｅｉｆｔｄｆＲｈｄｕｂｓｄＣａａｙｔｏｈｅＳｎｈｓｓｏＣ２ｏｙｅａｅｒｍｎｇｓ－ｘｇｎｔｓｆｏＳｙａ
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（ｃｏｌｏｅｃｌａｄＥｎｉｏｍｅａｌｇｉｅｒｎＳａｇａｎｔｔｔｆＴｅｈｏｌｇＳａｇｉ２０３Ｃｈｎ）ＳｈｏｆＣｈｍｉａｎｖｒｎｎｔＥｎｎｅｉｇ，ｈｎｈｉｓｉｕｅｏｃｎｏｙ，ｈｎｈ０２５，ｉａＩａ
２１００年１２月
Ｖｏ．ＯＮｏ４１１．Ｄｅ．２０ｃ０１
文章编号：６１３３２１）４—０４ —０１７ —７３（０００２５６
合成气制碳二含氧化合物铑基催化剂的研究
毛东森，马琰，俞俊，强胜郭
ｃｎｔｄｅｆｒｏｉｍ－ａｄｃｔｌｓｓｍａｎｙｉｃｕｉｇｐｏｔｒ，ｕｐｒｓａｄｐｅａａｉｎｍｅｈｄｅｔｓｕｉｓｏｈｄｕｂｓａｙｔｉｌｎｌｄｎｒｍｏｅｓｓｐｏｔｎｒｐｒｔｔｏｓｅａｏ
第１０卷
第４期
上海应用技术学院学报（然科学版）自
ＪＵＮＬＯＨＡＧＡＩＮＴＴＴＦＴＣＮＬＧＮＴＡＬＳＩＮＥＯＲＡＦＳＮＨＳＩＵＥＯＥＨＯＯＹ（ＡＵＲＣＥＣ）Ｉ
ｌｕｓｕｃｓｔｅｃｔｌｔｏｖｒｉｎｏｙｇｓｄｒｅｒｍｏｌｎｔｒｌａｎｉｍａｓｔ２ｏｙｅｍｏｒｅ，ａａｙｉｃｎｅｓｆｎａｅｉｄｆｈｃｏｓｖｏｃａ，ａｕａｇｓａｄｂｏｓｏＣ一ｘ —