第27卷第4期 2013年7月 天津化工 V0I.27 No.4 Tianjin Chemical Indust ̄ Ju1.2013 ・科技论文・ CO2-CH4重整NiOl y-Al203 催化剂制备方法与其催化性能的关系研究 莫文龙,马风云,刘红霞,游静 (大学化学化工学院石油天然气精细化工教育部和自治区重点实验室, 乌鲁木齐830046) 摘要:分别采用自然浸渍法(1≠≠)、超声波浸渍法(2≠≠)、旋转真空浸渍法(3≠≠)和胶体磨循环浸渍法 (4≠≠)制备NiO/y—A1203催化剂,对其进行TPR和XRD分析,TPR分析结果表明,四种试样的还 原温度均低于800oC,均不存在自由NiO物种;XRD分析结果表明,焙烧后的四种试样均存 在NiO和NiAI100 6尖晶石两种晶相。四种试样的CH /CO 重整反应30h评价实验结果表明, 胶体磨循环法所制备的催化剂评价结果最好,其CH 和CO:转化率分别为93.5%和83.5%,n(H:):n (Co)=0.84:1。 关键词:CO2一CH4重整;NiO/y—A12O3催化剂;浸渍方法;催化性能 doi:10.39696.issn.1008—1267.2013.04.008 中图分类号:0643.32 文献标志码:A 文章编号:1008—1267(2013)04—0025—04 Relationship between Preparation of Nio/ —Al2o3 Catalysts and the Catalytic Performance for C02 reforming CH4 MO Wen-long,MA Feng-yun,LIU Hong-xia,YOU Jing (College of Chemistry and Chemical Engineering,Key Laboratory of Oil and Gas Fine Chemicals,Ministry of Education and Xinjiang Uyghur A utonomous Region,Xinjiang University,Urumqi Xinjing a830046) Abstract:NiO/y-Al203 catalysts have been prepared by four different impregnation methods.They were natural impregnation method(1#),ultrasonic impregnation method(2#),rotary vacuum impregnation method(3 and colloid mill cycle impregnation method(4柳respectively.The morphology of the prepared catalysts were analyzed by TPR and XRD.TPR analysis results show that four samples’reduction temperature is below 800℃.and all does not exist free NiO species;XRD analysis results show that after roasting the four samples there were NiO phase and NiA1l0O16 spinel phase.At the same time,the four samples’CH4/CO2 evaluation experiments,after 30 h,show that, the 4#catalyst evaluation result is the best.which Ell4 and C02 conversion rate and H2/CO ratio reached 93.5%and 83.5%and 0.84. Key words:CO2 reforming of CH4;NiO/y-A1203 catalyst;impregnation method;catalytic performance 在上个世纪早期,Fischer F.和Tropseh[ ]就已 发现了CO2一CH4重整反应:CO2+CH4=2C0+2H2,该 合成和含氧有机化合物的制备。同时,更为重要的 是CO 一CH 重整,可以从根本上缓和温室效应,因 而具有重大的战略意义『21。 收稿日期:2013—2—27 反应充分利用了CO:和CH ,而产物合成气是一系 列重要化工生产的原料气,鉴于此,在第十届国际 催化会议上,催化专家提出CO 一CH 重整的研究动 向。如果能用CO 代替H 0同CH 重整反应,则可 降低反应的成本和能耗,更重要的是两者重整可产 生接近1:1的H 和CO混合气体,特别适宜于羰基 基金项目:维吾尔自治区科技支撑计划项目“CO 一cH4重整制 合成气镍基催化剂的研究”(项目编号:201232122)。 作者简介:莫文龙(1987一),男,在读硕士研究生,研究方向:工业催 化。 26 天津化工 2013年7月 迄今为止,该反应所使用的催化剂的制备方法包括 水热合成法、溶胶一凝胶法、共沉淀一负载法、超临界 干燥技术、浸渍还原法、浸渍一焙烧还原法、固相晶 化法等。 本文通过TPR、XRD分析手段,结合催化剂评 价试验,比较了自然浸渍法、超声波浸渍法、旋转真 空浸渍法、胶体磨循环浸渍法四种不同浸渍方法所 制备的NiO/7一A1 O 催化剂的催化性能。 1实验部分 1.1主要仪器和试剂 主要仪器:超声波清洗器,昆山市超声仪器有 限公司KQ5200E型;旋转蒸发器,上海亚荣生化仪 器厂RE一52AA型;胶体磨,温州市豪龙胶体磨厂 JML一50型;催化剂评价装置,实验室搭建。 主要试剂: 一A1 0 ,天津化工研究院;Ni(NO3)2・ 6H O:分析纯,天津大茂化学试剂厂。 1.2 NiO/?-AI:O3催化剂制备 配制适当浓度的Ni(NO3):水溶液,分别采用四 种浸渍方法对 一A1:O 进行浸渍后,120R2干燥3h, 5o0℃焙烧3h,制得四组18%NiO/y—A1 O 催化 剂。 在室温、常压下,采用自然浸渍法制备的催化 剂记为1#,采用超声波浸渍法制备的催化剂记为 2#;在温度设定为80℃、真空度为0.09MPa下,采用 旋转真空浸渍法制备的催化剂记为3#;将胶体磨 动、静磨盘问隙调节到O.3mm,使所制备的悬浮液在 胶体磨内循环浸渍1h后,取出,记为4#。 1.3载体和催化剂表征 H 一TPR实验在微型TP一5080全自动多用吸附 仪上进行。将0.05g催化剂于200 ̄C下用N 吹扫 lOmin后降至室温,通人25%H:,75%N:的混合气 (100 mL/min),以10℃/min的升温速率从室温升至 900 ̄C。根据耗H:量计算NiO的还原度。 x射线衍射(XRD)分析采用M18XHF22一XRA 型XRD衍射仪,实验条件为CuKa靶f波长0.15418 nm),电压36 kv,电流90 mA。 1.4催化剂活性评价 催化剂活性评价在固定床流动反应装置上进 行。将1.00 g催化剂装填于不锈钢反应器中,在 800 ̄C于H 中还原3h。反应条件为:混合反应气n (CO2):n(CH4)=I:1,空速6000h~,反应温度800 ̄C,常 压。北京普瑞GC一6890气相色谱在线分析, ParapakQ柱,TCD检测。催化剂活性以CH 和CO 的转化率表示。 2结果与讨论 2.1 不同浸渍法对Nio~一AI2Os重整活性的影响 图1 四种浸渍法所制备催化剂的甲烷转化翠比较 图1给出了四种浸渍法所制备的催化剂的CH 转化率随时间的变化。由图1可知,反应的初始转 化率相差不大,均在95%以上,可能是因为在反应 的初始阶段,催化剂为反应提供了较多的活性位, 使得甲烷的裂解能较完全地进行。反应进行到6h, CH 转化率下降到最低点,这可能是由于随着反应 的进行,催化剂积炭,导致催化剂活性位被积炭覆 盖,降低了反应的活性。而6h之后至20h左右,甲 烷转化率持续上升,这极有可能是因为在这段时间 内CO 消炭反应(CO +C=2CO)速率大于CH 裂解 积炭反应(CH =C+2H )速率,使原先被覆盖的部分 催化剂活性位重新裸露在催化剂的表面,从而导致 甲烷转化率的升高。反应20h后,四种浸渍法所制 备催化剂甲烷转化率趋于平缓,可能是因为CO 消 炭反应与CH 裂解积炭反应达到平衡。上述分析指 出,对于该反应体系,甲烷的裂解是产生积炭的主 要原因,而二氧化碳的过量加入则有助于消炭反应 的发生_3_。 从图1还可以看出,当反应时间小于30h,3# 试样甲烷转化率几乎都高于其他3种,且甲烷最低 转化率超过80%。该催化剂在制备过程中一直处于 恒温水浴的状态,圆底烧瓶中的催化剂和水的悬浮 液不断旋转,同时水不断蒸发,使得催化剂活性组 分能很好地进入载体孑L道,并达到高度的分散,接 近该催化剂的分散阈值,使得甲烷转化率较高。反 应时间超过30h后,4#试样甲烷转化率超过其他三 种,可能的原因是在胶体磨动、静齿轮的高速旋转 下,使通过齿面间的制品既受到很大的剪切力和摩 擦力,又受到高频振动、旋涡等复杂力的作用, 因 而制品被有效地分散、破碎、均化和混合 ,导致载 体粒度减小,增加载体的比表面积;外力的作用使 第27卷第4期 莫文龙等:CO 一CH 重整NiO/ 一A1:O 催化剂制备方法与其催化性能的关系研究 27 活性组分在载体内的扩散更容易进行,致使催化剂 活性组分能较多的进入载体微孔,增大活性组分的 比表面积,提高反应活性。 Il 5 IO 15 u z j¨ J 图2 四种浸渍法所制备催化剂的二氧化碳转化率比较 图2给出了CO 转化率随时间的变化。在反应 20h后,4#催化剂CO 转化率从5h的52%升高到 83%,可能是因为此时反应体系中已经有较多H:,致 使逆水煤气反应的发生(H +CO =H:O+CO),造成 CO 转化率升高【5_,此后一直维持在这个水平,可能 的原因是逆水煤气反应达到平衡。 1 +1 『j然浸渍法 书2艟蛋声波浸渍法 O.9 +3璇真浸渍法 +4堋交体磨循环浸渍法 晕o.8 宣 0・7 0.6 -It(h) 35 图3四种浸渍法所制备催化剂的氢碳比比较 图3给出了反应产物氢碳比随时间的变化。大 约在反应6h之前,CO:消炭反应和逆水煤气反应都 使CO的含量升高,导致氢碳比随反应时间而下降。 随着反应的进行,氢碳比逐渐升高,可能是因为CO 的歧化反应(2CO=CO +C)占有越来越大的比重,并 在约15h后,该反应趋于平衡。 2.2催化剂TPR结果分析 号 涎 温度PC 图4四种试样的TPR结果比较 四种浸渍方法所制备催化剂NiO/ ̄一A1 O 催化 剂的TPR曲线如图4所示。随着还原温度的增加, 1—3#催化剂在400 ̄C附近均出现微弱的还原峰 , 表明催化剂表面存在少量的结晶态NiO,而4#催化 剂则无此现象。从图中还可以看出,l一3#催化剂在 660~680 ̄C范围内有较大的还原峰,这意味着在金 属~载体的强相互作用(SMSI)下,金属镍大部分转 化为NiA1 。O 尖晶石,此物种具有高活性、高稳定 性的特点l8' 。4#催化剂的TPR曲线与1—3#催化 剂相比,有较大差异:首先,在温度增加至近600% 时,出现了一较大还原峰,表明该催化剂表面存在 大量的结晶态NiO,该物相更容易被还原,为反应提 供更多的活性位;其次,当温度为约770 ̄C时,出现 了一较小的肩峰,这可能是较少的金属镍转化为 NiA1 。O 尖晶石的缘故,此尖晶石有利于甲烷的干 法重整反应 1。 2.3催化剂XRD结果分析 骥 度。 图5四种试样的XRD结果比较 四种试样的XRD结果比较如图5所示。通过 Jade5XRD软件还可以看出,在20 37.5。、43.6。、63. 1。处出现明显的NiO特征峰,另外,在20 18.7。、 76.8。处出的峰可归属为NiAl10016尖晶石,该物相 结构有助于提高催化剂的稳定性[8191,此结果恰好与 TPR结果相一致。 3结论 3.1 四种式样的TPR分析结果表明,四种试样的 还原温度均低于800%,均不存在自由NiO物种,此 外,4#催化剂的TPR曲线与1—3#催化剂相比,有 较大差异。 3.2四种式样的XRD分析结果表明,焙烧后的四 种试样均存在NiO和NiA1 。O 尖晶石两种晶相; 3-3分别对这四种试样进行CHJCO 评价实验, 30h后的实验结果表明,通过胶体磨循环浸渍法所 制备的催化剂评价结果最好,其CH 和CO 转化率 第27卷第4期 2013年7月 天津化工 Tianjin Chemical Industry V01.27 No.4 Ju1.2013 盐酸克林霉素的核磁共振波谱研究 崔雪红 (天津市捷威动力工业有限公司,天津 300384) 摘要:利用DEPT-135及二维核磁共振波谱实验 H—H COSY、HMBC和HMQC等对盐酸克林 霉素的1H和13C信号进行了全归属,并讨论了化合物中部分质子化学位移向低场位移的原因。 关键词:核磁共振;盐酸克林霉素;归属 doi:10.3969/j.issn.1008—1267.2013.04.009 中图分类号:0657.61 文献标志码:A 文章编号:1008—1267(2013)04—0028—03 The assignment 0f H and BC NMR 0f Clindamycin Hydrochloride CUI Xue—hong (TianjinEVEnergies Co.,Ltd,Tianjin3D0384) Abstract:Assigned all the H and”C NMR spectrum data of Clindamycin Hydrochloride with DEPT一1 35 and 2D NMR experiments such as H一 H COSY.HMBC and HM0c.and discussed the reason of some protons’chemical shifts shifted to the lower ifeld. Key words:NMR;Clindamycin Hydrochloride;assignment 盐酸克林霉素(Clindamycin Hydrochloride),又 为溶剂(化合物为盐酸盐,吡啶做溶剂较DMSO溶 解性更好)重新对其进行了比较全面的波谱表征, 并做了详尽的解析和谱峰归属,以期为同类型的有 称氯林可霉素,氯洁霉素等,于20世纪70年代上 市,其抗菌活性强,抗菌谱广,对革兰氏阳性菌有明 显抗菌活性。目前国内主要用于人医临床和应用, 但在兽药临床上具有广阔的应用前景。该药物化学 名为6-(1一甲基一反一4一丙基一L一2一吡咯烷甲酰氨基1 —机药物分子的结构鉴定提供一点借鉴。 1实验部分 1.1试剂与仪器 1一硫代一7(S)一氯一6,7,8一三脱氧一L一苏式一OL—D一半乳 辛吡喃糖苷盐酸盐,已有文献…对其进行了结构归 属,但部分数据值得商榷,而且所用溶剂为DMSO— d6,对部分信号有掩盖。因此我们选择氘代吡啶作 盐酸克林霉素由新乡瑞特精细化工有限公司 收稿日期:2012—12—30 分别为93.5和83.5%,n(n:):n(C0)=0.84:1。 参考文献: l 1 J F.Fishcer,H.Tropsch,Conversion of methane into hydrogen and carbon monoxide[J].Bernnst,Chem.,1928,3:39. [5 J Nakamura J,Aikawa K,Sato K,et al,Role of support in reforming of CH4 with CO2 over Rh catalysts[J].Cata1.Lett.,1994,25:265—27. [6]许勇,汪仁.CO 加氢和cu—Zn一0催化剂的特性【J],工业催化, 1994.3:16. [7]徐征,千载虎,张强,等.CuO—ZnO基COdH 合成甲醇催化剂的 反应活性中心『J】.催化学报,1994,15(2). 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