介孔Ni-MgO催化水蒸氣重整生物質發(fā)酵物制氫的研究.pdf

1、本文利用介孔Ni/MgO催化劑催化水蒸氣重整生物質發(fā)酵物制氫，對單組分模型物（丙酮、丁醇、乙醇）及多組分模型物（丙酮-丁醇-乙醇=3/6/1，質量比）的重整反應進行對比性研究。考察了反應溫度(400～600℃)和反應物組成（水碳比S/C=20）對反應物轉化率及氫氣產率的影響，以確定單組分與多組分模型物在Ni基催化劑上的轉化行為。并利用程序升溫脫附(TPD)，表面反應(TPSR)和原位紅外漫反射(DRIFTS)等手段，研究了丁醇在Ni基催

2、化劑上的表面反應行為，對水蒸氣重整丁醇的反應歷程進行了推測。為進一步研究真實生物質發(fā)酵物在Ni催化劑上的反應行為，提供了基礎認知。
　　結果表明，水蒸氣重整單/多組分模型物過程中，隨著反應溫度的提高，反應物和中間產物（主要為C2H4，CO，CH4）的重整程度得到了改善。當反應溫度較低時(400℃)，單組分反應物的轉化活性順序為:乙醇＞丙酮＞丁醇。這說明，反應物分子尺寸越大，越難于在Ni基催化劑上進行轉化。然而，單組分反應物轉化為C

3、Ox和H2效率的遞減順序為:丁醇＞丙酮＞乙醇。這主要與重整乙醇過程中，平行反應在Ni活性位上的競爭有關。對于重整丙酮反應，丙酮分子既作為反應物同時又是催化劑積碳的前驅體。重整過程中產生的積碳，會覆蓋催化劑的Ni活性位點，導致Ni活性位點減少，最終使催化劑重整丙酮反應的活性降低。
　　相比于重整乙醇反應，在水蒸氣重整多組分化合物（丙酮-丁醇-乙醇）中，乙醇的轉化率降低。但隨反應溫度的升高，乙醇轉化率降低的程度逐漸減弱。為探究乙醇轉化

4、率降低的原因，在相同的反應條件下，又分別對乙醇-丁醇、乙醇-丙酮進行了水蒸氣重整實驗。結果表明，乙醇的轉化率均下降。因此得出結論，丁醇或丙酮的加入，使乙醇的水蒸氣重整反應受阻。
　　另外，利用TPD，TPSR和DRIFTS等表征手段，探究了Ni基催化劑上水蒸氣重整丁醇的反應歷程。結果表明，水蒸氣重整丁醇的過程中，丁醛是重要的中間體，其來源于丁醇的脫氫反應。并且，丁醛可逐步分解得到最終產物，也可被氧化為丁酸，經再次氧化生成碳酸鹽，直