一、ESD系统在催化重整中的应用（论文文献综述）
张凤霞[1]（2021）在《改性Ni/γ-Al2O3催化甲烷二氧化碳重整及其热化学回收余热的研究》文中研究表明化石燃料燃烧释放的CO2是导致全球气候变暖的主要因素之一。甲烷二氧化碳重整技术能将这两种温室气体（CH4、CO2）转化为氢碳比（H2/CO）接近1的合成气。该合成气易于羰基化反应、二甲醚合成和Fischer-Tropsch合成等反应,转化为长链碳氢化合物,实现二氧化碳资源的高值化利用。因此,甲烷二氧化碳重整技术具有环境保护和资源化利用的双重意义。甲烷二氧化碳重整技术的镍基催化剂因易烧结和易积碳而导致催化活性下降甚至失活是该技术工业化应用的瓶颈问题。本论文针对Ni/γ-Al2O3催化剂的抗积碳及稳定性差问题,采用Ca O和Co改性Ni/γ-Al2O3催化剂以提高催化剂的稳定性和抗积碳能力。针对甲烷二氧化碳重整反应的吸热特性,研究了甲烷催化重整热化学回收烟气余热的耦合机制。该技术实现了余热的高效利用和碳回收利用的双重碳减排效果。系统研究了甲烷二氧化碳重整的相关反应机理及热力学参数。分析了不同反应温度（500～1200℃）、压力（0.5～2.0atm）、CH4/CO2（0.5～2）和微量氧与水对重整的转化率、选择性和积碳的影响特性。研究得出:高于900℃后,催化反应的重整转化率和选择性能保持在较高的水平,温度继续升高对转化率和选择性的增加影响较小。1atm和CH4/CO2=1时,甲烷、二氧化碳转化率可达到98.4%和97.0%。反应过程中微量的氧与水有助于提升目标产物的选择性和减少积碳量,氢气和一氧化碳的选择性可分别达到94.7%和96.9%,而积碳率仅为5.7×10-23%。采用浸渍法分别制备了Ca O改性Ni/γ-Al2O3和Co改性Ni Ca O/γ-Al2O3催化剂,对改性催化剂进行XRD、BET、H2-TPR、SEM、拉曼、红外光谱等检测表征,并进行重整催化活性的实验研究。研究得出添加一定量的Ca O能有效提高活性金属的分散性,并可有效抑制镍铝尖晶石的形成,提升催化剂的催化活性。Ca O改性Ni/γ-Al2O3催化剂,可使甲烷的转化率高达92.0%,二氧化碳的转化率高达95.0%,氢和一氧化碳的选择性分别达到87.9%和94.2%。添加Co会形成镍-钴化合物,增强活性金属镍与钴的协同作用,提升催化剂的抗积碳能力和稳定性能。Ni8Co2Ca O3/γ-Al2O3催化剂具有最优异的催化活性、稳定性和抗积碳能力,使得甲烷和二氧化碳的转化率分别达到92.6%和96.7%,氢气和一氧化碳的选择性分别达到82.8%和98.4%,稳定性达到100h以上。甲烷二氧化碳催化重整过程的积碳主要来源于甲烷高温裂解,在催化剂上形成碳纤维从而破坏活性金属与载体间的链接、或生成致密包裹的聚合碳导致催化剂失活。高温有利于重整主反应的进行,但是温度高于900℃后,尽管碳气化反应有一定的消碳效果,但甲烷裂解积碳的反应速率高于碳气化反应,最终积碳量会明显增加。温度对催化剂积碳量的影响比压力的影响更加敏感,提高温度、降低压力都有助于减少积碳。催化剂负载氧化钙和钴能显着提高催化剂的抗烧结和抗积碳性能。优化后的Ni8Co2Ca O3/γ-Al2O3催化剂在800℃、常压下连续反应100h仍能保持良好的催化活性,碳转化率仅为1.5%。研发了甲烷干重整热化学法回收烟气余热的技术,并进行了能量耦合与匹配的系统研究。甲烷干重整热化学余热回收率取决于重整后合成气中氢和一氧化碳的比例,重整反应热和热转化系数随着温度的升高或二氧化碳比例的增加而增加。采用甲烷干重整热化学回收余热,在提供相同有效热的前提下,能减少甲烷供给量,碳减排达到14.4%的效果。利用蓄热式甲烷三重整热化学余热回收工艺简化了烟气余热回收利用的工序。研究得出甲烷三重整反应在温度高于800℃能明显提高甲烷和二氧化碳的转化率,并提高合成气的产率。合成气H2/CO比控制在1.5～2.0,甲烷和二氧化碳的转化率分别可达99.0%和88.0%以上。催化过程中少量添加氧气不仅补充重整反应过程的热量,也能使三重整的反应热和热化学转化增量分别达到144.9k J·mol-CH4-1和27.4%。
邵缨迪[2]（2021）在《甲烷—二氧化碳重整热化学回收烟气余热的耦合特性研究》文中进行了进一步梳理在化石燃料的主要原料中,天然气占的比重逐年增加,主要成分是主要温室气体甲烷,而二氧化碳也随着天然气利用量的增加而过量排放,导致温室效应的产生。现如今,化工过程中的余热排放量从经济性和利用率来看暂时都未达到节约能源的目的。因此本文提出了利用甲烷-二氧化碳重整反应来进行余热回收的耦合系统,通过研究甲烷-二氧化碳重整反应的最佳条件来计算分析甲烷燃烧与甲烷-二氧化碳重整耦合系统的最佳能量匹配关系,实现能源的最大利用。甲烷与二氧化碳是典型的温室气体,也是重要的含碳资源,将二者结合利用起来能在节约能源同时消除温室效应,且相较于余热锅炉也有适应性强、回收效率高同时还可以减少一定量的碳排放的优势。首先通过热力学方法选择甲烷-二氧化碳重整反应的反应温度,其次利用Aspen Plus模拟分析甲烷-二氧化碳重整系统的可行性,利用单因素变量来寻求甲烷-二氧化碳重整反应的最佳反应温度、反应压力和进气比,并通过实验来验证模拟对甲烷-二氧化碳重整反应中的变化规律是否正确,最后通过计算反应热、热化学储能效率计算对甲烷-二氧化碳重整反应与甲烷燃烧的耦合系统进行热量匹配计算,得到此系统的最佳能量匹配关系,具体结论如下:1.甲烷-二氧化碳重整反应的自发反应温度在641℃以上,副反应中逆水煤气变换反应可以消除积碳,其自发反应温度在555℃以上,一氧化碳歧化反应会产生积碳,自发反应温度在700℃以下,综上,得出甲烷-二氧化碳重整反应的最佳温度在700℃以上。2.通过Aspen Plus模拟得到结果:低压利于甲烷-二氧化碳重整反应向正方向进行;反应物甲烷的量越小,甲烷转化率越大,而二氧化碳的转化率变化趋势则相反;本系统在反应压力为1atm,反应温度在900℃,CO2/CH4值为3时,甲烷转化率达到99.94%。3.在压力1atm、进气总流量为200ml/min、温度850℃和CH4:CO2:N2=1:1:0.5的条件下,甲烷和二氧化碳转化率分别达到97.63%和98.21%,氢气、一氧化碳的选择性也分别达到94.42%和97.89%,合成气H2/CO值随着温度的升高而增大。4.甲烷-二氧化碳重整反应的反应热在温度高于850℃时,CH4/CO2=1/3时反应热趋于稳定,达到275.5 kJmol-1,在850℃之前可以得出温度升高有利于反应热的增大的变化规律。甲烷-二氧化碳重整余热回收系统在压力1atm,温度850℃,CO2/CH4值为3时,热转化率为131.16%。在1atm,850℃,CH4/CO2=1/3时,本甲烷-二氧化碳重整反应回收系统可以达到最大废气热化学回收量,此时系统排出的废气热量为52.62k J/mol。本文的研究结果为今后甲烷-二氧化碳重整余热回收耦合系统的实际工艺提供了理论依据,具有一定的指导作用。
范舒睿,武艺超,李小年,林丽利[3]（2021）在《甲醇-H2能源体系的催化研究:进展与挑战》文中认为甲醇是优异的储氢化合物,质量储氢密度高达12.5%。甲醇-氢能源体系着力于解决氢能应用中储存和输送的瓶颈问题,助力氢能的推广和应用。甲醇高效高选择性原位产氢是甲醇-氢能源体系中的重要环节。基于此,本文介绍了甲醇制氢催化研究的最新进展和面临的挑战。从甲醇储氢的优势、经济合理性出发,结合笔者自身研究情况,对甲醇储氢-原位制氢的方式、应用形式及重整产氢催化剂的结构和催化机理研究进行了梳理、总结。期望为甲醇-氢能源体系的催化研究提供参考,促进氢能走向实用。
彭元亭,王傲,韦童,李南奇,李箭[4]（2021）在《液态生物质燃料重整及其在固体氧化物燃料电池中的应用》文中提出固体氧化物燃料电池（soild oxide fuel cell,SOFC）是一种清洁高效的发电装置,它可以利用氢气或碳氢燃料发电。液态生物质燃料是一种可再生碳氢燃料,它通过将生物质进行快速催化热解后,经过进一步催化加工制得,主要包括生物甲醇、生物乙醇、生物柴油及其副产物生物甘油等,将SOFC与液态生物质燃料结合,具有便携、清洁和高效等优点。本文分析了包括生物甲醇、生物乙醇、生物柴油以及生物甘油在内的液态生物质燃料的重整研究及其在SOFC中的应用进展,包括重整转化机理与效率、产物选择性、应用于发电存在的优势与难题等。通过对液态生物质燃料进行催化重整,可有效抑制SOFC直接使用液态生物质燃料发电存在的阳极积炭失活现象,从而提高发电效率,延长SOFC使用寿命。总结了目前液态生物质燃料直接用于SOFC发电的研究进展,提出了未来的研究方向,以期提高液态生物质燃料在SOFC中的利用效率和稳定性。
李玲[5]（2020）在《高碳烃蒸汽重整镍基催化剂表面活性位可控构建及性能》文中研究指明氢能因其高效、清洁等特点成为未来能源发展的热点。高碳烃蒸汽重整制氢具有产氢量高、分布式制氢等优点引起广泛关注。Ni基催化剂具有优异的C-C、C-H键断裂性能和低廉的价格,广泛应用于蒸汽重整过程中。然而,由于高碳烃分子结构复杂、易有含硫化合物存在等特点,且重整过程温度高、涉及多类反应,存在多条积碳途径等极易造成Ni基催化剂重整活性低以及因积碳、烧结、中毒而失活。因此,如何构筑与调控活性位点提高Ni基催化剂重整活性以及抗积碳、烧结、硫中毒性能是高碳烃重整制氢研究的重点。本文从Ni/Al2O3催化剂活性位点调控、NiPt双金属活性位点构建与优化及其抗硫性能等方面开展研究,主要内容如下:首先,采用原子层沉积（ALD）法调控金属-载体相互作用制备了Ni0为主体活性组分,不含惰性Ni Al2O4组分的ALD-Ni/Al2O3催化剂。结果显示,ALD-Ni/Al2O3催化剂催化正十二烷的TOF值可高达478 h-1,但此催化剂极易积碳与烧结失活。其原因在于活性组分主要为弱金属-载体相互作用力的Ni0组分。Ce O2改性ALD-Ni/Al2O3增强了金属-载体相互作用力,提高了Nix+组分含量和纳米镍颗粒稳定性,同时,Ce O2增强了H2O转化,降低了积碳,将700°C、水碳比为4:1反应条件下的失活率由66%大幅度降低到8%。其次,采用浸渍法合成NiPt双金属催化剂,通过添加不同Pt量与调控NiPt双金属表面结构,构建与调变催化活性位点。结果显示,Pt的添加提高了正十二烷蒸汽重整活性和H2收率,其中Pt含量为1.0wt.%时,Ni-Pt/Al2O3催化剂可获得高达23 mol H2/mol C12H26的H2摩尔收率。其原因是添加的Pt与Ni形成了NiPt合金,降低了金属的颗粒大小,促进了Ni Al2O4组分转化为Nix+组分,提高了Nix+活性组分的比例。外层富集Ni0有利于C-C、C-H键断裂形成CHx基团,Nix+位点增强了H2O吸附和解离,NiPt合金促进CHx基团的表面反应。最后,研究了Ni-Pt/Al2O3催化剂的含硫高碳烃蒸汽重整抗硫性能。结果发现,在50 ppm噻吩下,与Ni/Al2O3催化剂相比(57%失活率和5 mol H2/mol C12H26H2摩尔收率),Ni-Pt/Al2O3催化剂出现了14%失活率和18 mol H2/mol C12H26H2摩尔收率。主要是因为NiPt合金存在导致表面Ni对H2S的吸附降低,提高了抗硫性能。
金滨滨[6]（2019）在《光驱动转化生物质和二氧化碳产化学品和燃料的研究》文中研究指明伴随世界工业的迅猛发展,以煤、石油和天然气为代表的化石能源被迅速消耗致使CO2在大气中的含量急剧增加,破坏了地球碳循环平衡并带来一系列环境问题。生物质和CO2作为地球上重要的两大碳基物质,两者之间的相互转化是自然界碳循环的重要环节,二者兼具清洁、分布广泛以及可再生的特点,是理想的碳资源。因此,如果能够对其进行有效的资源化利用制备高附加值化学品和燃料,将有助于减少对化石能源的依赖,同时降低大气CO2浓度,构建平衡地球碳循环。然而,现有生物质和CO2的主要转化技术需要依赖大量附加能源的消耗。因此,探寻合适的清洁能源驱动转化生物质和CO2成为开发两者资源化利用新方法的关键。太阳能作为分布广泛、储量丰富、清洁环保的绿色能源,如果能够利用太阳能作为生物质和CO2转化过程中的驱动能,将可以同时解决环境污染以及能源危机问题。本论文以光能作为驱动能,对生物质和CO2进行针对性转化制备高附加值化学品以及燃料,探索开发光能驱动转化生物质和CO2的新方法。本论文主要研究内容以及结论如下:首先,以纳米TiO2为光催化剂,利用半导体的光-电效应对葡萄糖进行光催化氧化制备甲酸。结果表明,葡萄糖在TiO2的光-电效应作用下可以转化为甲酸,且通过改变溶液体系OH-浓度可以调控甲酸收率。OH-的引入在有效促进葡萄糖光催化转化的同时可以抑制产物甲酸的进一步氧化矿化,提高甲酸的产率。在最优条件下,葡萄糖可以完全转化并得到最高甲酸产率33.1%。在进一步以纤维素为原料的实验中,利用水解-光催化两步法可以有效转化纤维素并得到9.6%甲酸产率。利用光催化氧化法及反应条件的简便调控,可实现初级生物质转化为甲酸;随后,基于在光催化氧化葡萄糖过程中伴有大量副产物乳酸形成的发现,制备了碳纳米管/水滑石（CNT/LDHs）复合材料并利用其光热效应驱动葡萄糖转化产乳酸。结果表明,在光照条件下,复合材料中CNT组分能够进行有效光热转化提升反应体系温度,而LDHs组分能够显着改善CNT在水中的分散性从而协同促进葡萄糖转化产乳酸。在最优反应条件下,利用CNT/LDHs可以对葡萄糖实现有效转化并得到88.6%乳酸产率。最后,通过对比实验以及产物分析,对光热转化葡萄糖产乳酸进行了反应路径研究;然后,在光能驱动转化葡萄糖研究的工作基础上,针对CO2相对惰性不活泼的限制,以TiO2为载体制备贵金属负载催化剂,尝试协同利用催化剂的光-电效应以及光-热效应驱动CO2模型化合物HCO3-转化产甲酸。结果表明,制备的Pd/TiO2催化剂可以对HCO3-进行有效光驱动转化,在最优条件下可以获得68.3%的最高甲酸产率。通过紫外-可见漫反射光谱分析可以发现Pd纳米颗粒的局域表面等离子体共振效应（LSPR）可以显着增强催化剂的光谱响应能力提高光能利用率,5wt%Pd/TiO2催化剂的光热转化效率达到30.9%。此外,以半导体材料TiO2作为载体制备Pd负载催化剂时,Pd纳米颗粒与TiO2之间形成有效载流子传输,从而促进HCO3-的还原;最后,为进一步加强催化剂的光热转化能力以及催化剂对底物的吸附能力,论文使用Black TiO2为载体合成Ru/Black TiO2,并以Ru/Black TiO2为催化剂对CO2进行光驱动催化甲烷化。结果表明,Ru/Black TiO2能够有效光驱动催化CO2转化,在最优条件下可获得93.8%的甲烷产率。通过XPS等表征手段观察到高温还原制备所得的Black TiO2伴有氧空穴形成,而氧空穴的存在将可提高Ru/Black TiO2对CO2的吸附能力从而改善催化活性。此外,Black TiO2相较于TiO2能够进行更有效的光热转化从而促进CO2甲烷化,2 wt%Ru/Black TiO2的光热转化效率达到37.9%。对Ru/Black TiO2而言,增强的CO2吸附能力以及光热转化效应可以协同促进光能驱动CO2还原产甲烷。
王思琦[7]（2019）在《负载型的镍改性碳化钼催化剂上甲烷二氧化碳重整制合成气的研究》文中进行了进一步梳理甲烷二氧化碳重整反应（DRM）具有良好的工业价值,它将难活化的甲烷与二氧化碳小分子气体进行反应转化,生成广泛应用于工业领域的合成气体即氢气和一氧化碳。此反应利用了 CH4和CO2这两种温室气体,消减了温室气体的排放,是温室气体利用和减排的最佳技术路线之一。同样这种方法所制取的合成气是H2/CO 比接近于1,它是可以直接在费-托合成上应用的。因此,甲烷二氧化碳重整反应具有科学的节能减排环保的研究意义。过渡金属碳化钼具有类贵金属性质,然而在常压下,β-Mo2C催化剂在DRM中因体相氧化而快速失活。最新研究表明Ni改性的过渡金属碳化钼催化剂在DRM中具有很好的催化稳定性,是因为Ni金属促进了 CH4的解离,缓解了碳化钼催化剂被氧化而失活。同时又因碳化钼对CO2的活化性,改善了单独镍基催化剂表面积碳而失活。本论文以碳纳米管负载型Ni改性的碳化钼催化剂为研究对象,研究了催化剂的CH4-CO2重整反应活性。对比在DRM反应中使用三种不同浸渍顺序制得的催化剂的催化性能,得到最优的浸渍制备方法,即按照先浸渍金属Mo后Ni进行分步浸渍。同时又探究Ni/Mo2C-CNTs催化剂的Mo负载量（Ni/Mo摩尔比）对其催化性能的影响,并进行CH4-TPSR和CO2-TPO的表征,发现Mo含量为17.6 wt%（Ni/Mo=1）催化剂的甲烷转化率和二氧化碳转化速度比（R1/R2）最高,反应活性和稳定性最好。并分别考察了不同温度800℃、850℃和900℃的反应条件下对Ni/Mo2C-CNTs（17.6）催化剂催化效率的影响,实验数据显示温度为850℃的反应条件下,催化剂具有最强的反应催化效率,活性最强,反应进行了 36 h都没有明显的失活现象,而且R1/R2值最高,也促进了催化剂的氧化-碳化循环建立,所以说850℃是最佳的反应温度。还对Ni/Mo2C催化剂的载体进行初探,选用商业化的载体γ-Al2O3制备Ni/Mo2C/γ-Al2O3催化剂并对其活性进行探究,发现其活性远远低于碳纳米管负载型的,不适合作为Ni/Mo2C催化剂的载体。经过前期研究表明,通常认为碳化钼在CH4-CO2重整反应中存在贵金属催化机理、氧化-还原循环机理,其中最主要的氧化-循环机理有两种反应路径,分别为Mo2C（?）MoO2和β-Mo2C→MoO2→Mo→Mo2C。对于Ni改性的碳化钼催化剂在DRM中的反应机理,本文首次提出一种新的氧化-碳化循环反应途径为:Ni/Mo2C（?）Ni/MoO2（?）Ni/Mo（?）MoNi4（?）Ni/Mo2C基于对重整反应产物H2的利用,为了进一步脱出富氢气体中的CO,我们还对Co4N/Pt/γ-Al203和C02P/γ-Al2O3催化剂在富氢下CO选择性氧化反应（PROX）进行了初步探究。
金健[8]（2019）在《聚光太阳能燃料转化机理研究》文中认为随着全球能源需求的快速增长,传统化石能源的大量使用导致的温室效应和大气污染等环境问题与能源安全问题日益严峻,因此迫切需要开发清洁能源部分或完全替代现有的化石能源。太阳能是储量丰富的可再生能源,因其清洁、取之不尽用之不竭的优点而备受关注。但是目前太阳能利用仍面临效率低、成本高以及供能不稳定等问题。这一方面是受制于太阳能的间歇性与不稳定的特点;另一方面是太阳能向其它形式能量的转换利用过程中存在较大不可逆损失,其相关过程缺少理论指导。本学位论文依托国家自然科学基金与国家重点研发计划等科研课题,探索了太阳能高、中温热化学理论,并搭建了相关的实验平台,分析了太阳能热化学系统中限制效率提升的瓶颈问题,提出太阳能利用效率的提升机理,建造了通用太阳模拟器实验平台,并依托太阳模拟器进行了相关实验研究。本文的主要内容与结论如下:1.从能的品位出发,探索了太阳能-化学能过程中的能量转换与损失机理;采用温-熵图分析方法对太阳能高温热化学循环进行分析,分析太阳能热化学循环过程中聚光比、温度、压力、运行模式等关键参数对系统效率的影响;最后从减小太阳能利用不可逆损失与提升太阳热能品位的角度,提出了太阳能热化学方法中增加太阳能利用效率的具体措施,为后续反应器的设计提供指导。2.开展太阳能中温甲烷重整的热化学理论与实验研究。首先,针对甲烷重整催化剂容易积碳失活与动力学性能不足的问题,研究制备了新型钙钛矿催化剂,在保持甲烷重整反应性能的前提下,将反应温度由从850℃（传统重整温度）降低到750℃。其次,基于多物理场耦合分析方法,以提高太阳能利用效率为目标,建立了太阳能甲烷重整的反应器模型,提出均匀化反应器温度分布与提高太阳能利用率的新方法,模拟结果显示太阳能-化学能的效率可以达到59.16%,这也为后续反应器的设计建造提供了指导。最后建造了2kW的太阳能甲烷重整反应器,探索催化剂的种类及形貌、温度、水碳比等对系统效率的影响,得到最优的催化剂种类及其反应器运行参数,并最终获得了3 9.46%太阳能-化学能的实验效率,达到世界先进水平。3.在太阳能热化学循环的理论研究中,针对高温热化学循环中除氧功耗大导致太阳能-化学能效率提升困难的瓶颈问题,进行了新型化学链除氧理论探究,其除氧效率为5.7%（高于传统方式两个数量级）。考虑到各种实际热损失与氧化铈材料的物性参数之后,采用新型除氧方式系统可以达到～15%的太阳能-化学能的理论效率。在太阳能高温热化学循环的实验研究中,首先制作了高性能的双孔氧化铈载体;其次建立反应器层面的多物理场耦合的模型,优化反应器内部几何形状;最后进行高温反应器的设计与制造,搭建高效太阳能分解H2O/CO2的实验平台。在太阳能高温反应器的实验研究中,探索提高太阳能到燃料化学能效率的方法,通过材料微观层面设计,反应器运行模式的优化等措施,实验获得了 1.30%的太阳能-化学能效率,验证了反应器层面太阳能热化学循环制燃料的可行性。4.针对太阳光的间歇性与不稳定性导致的户外太阳能实验复现性差的难题,设计搭建了室内通用太阳模拟器。该实验平台点聚焦部分的峰值与均值聚光比分别可达9200 kW/m2与5100 kW/m2（Φ60 mm）,对应的最高温度可以超过3000℃;准直式部分为4 mX3 m的矩形平行光场,整个光场的输出参数为光强0.94 kW/m2、发散角1.3度及均匀度92%,太阳模拟器的整体性能指标达到国际先进水平。该太阳模拟器还具有稳定性高、重复性好的优点,既可提供定常的太阳辐照,也可模拟室外太阳辐照变化。通过调节太阳模拟器的输出功率等措施,可以准确的对实验过程进行定量控制,满足太阳能高、中温热化学反应器的实验研究。
魏鑫[9]（2019）在《基于甲烷湿重整的太阳能热化学发电利用理论与实验研究》文中研究指明能源与现代人类的生活密切相关,是经济社会发展的基础。人类面临着大量化石能源消耗所带来的能源紧缺与环境污染的双重危机,开发清洁的可再生能源以及探索其高效利用方式的任务势在必行,解决能源和环境问题的根本方法在于从化石能源到可再生能源的结构转换。目前,可再生能源太阳能的高效利用方式主要包括太阳能光伏发电和光热发电利用,但是存在着成本高、发电效率低、储能困难而无法稳定供能等实际问题,这严重限制了太阳能的大规模利用和发展。本文基于甲烷与水蒸气的重整反应,提出一种太阳能高效发电利用的新途径,并对系统中的热化学模块:设计了一种用于太阳能甲烷湿重整的高效集热反应器,实验测试出一种催化活性良好的钙钛矿催化剂。具体研究工作如下:（一）基于太阳能全光谱利用理论,提出了太阳能分频光伏-甲烷湿重整互补发电系统。将太阳光的短波部分分配至光伏电池,转换为电能和低温热能,长波部分分配至反应器转换为高温热能,用于甲烷湿重整反应,生成的合成气可被存于储罐中或直接经燃气蒸汽联合循环发电。通过对太阳光谱的优化分配以及光伏-热化学互补方式,使得互补系统的太阳能净发电效率最高达到37.1%,并且系统中部分太阳能可通过合成气形式储存,解决光伏电池难以储能的问题,提高系统供能稳定性。此外,引入光伏电池模块可显着降低系统对化石能源的依赖度。（二）太阳能甲烷重整反应器的集热及化学反应效率影响着太阳能的高效利用。针对反应器进行了结构设计和性能研究:引入光谱选择性涂层,有效减少腔体的辐射散热损失;复合抛物聚光装置增加聚光比,缩小入射窗口直径,同时增强光斑能量分布的均匀性;催化剂载体采用多孔陶瓷泡沫结构,mm级的孔有利于热量和物质的传递,μm级的孔可有效增大载体的比表面积,使催化剂与反应气体充分接触。结果表明:当反应器温度为925℃,聚光比为300时,有涂层的反应器的集热效率提高了 31个百分点;腔体在850℃时,余热回收90.0%的工况下,太阳能到化学能的转换效率最高达到59.4%。（三）反应器中催化剂的活性影响甲烷水蒸气重整反应的效率,采用溶胶-凝胶法制备多种复位钙钛矿型氧化物,用于催化甲烷湿重整反应。实验测试了催化剂La1.6Sr0.4B’B"O6（B=Ni、Co、Fe、Cu）中B位元素及其掺杂比对于催化剂活性的影响,发现Fe和Ni共同掺杂时效果最优,而当Ni的掺杂比为1.4时,催化活性更为优越,甲烷转化率可仅在750℃达到100.0%,并且催化剂的活性可稳定在100.0%左右持续近4 h,然后逐渐下降,可维持50.0%以上的效率超过32 h,积碳现象较弱。
耿豪杰[10]（2018）在《核壳结构Pd-Pt双金属催化剂对甲烷催化氧化特性的影响及活性位点研究》文中进行了进一步梳理甲烷气体广泛存在于煤层气和工业废气中,其温室效应是二氧化碳的20余倍。催化燃烧是处理低浓度甲烷气体的高效且实用的方式之一。对于低浓度甲烷的催化燃烧,贵金属催化剂Pd或Pt表现出良好的反应性能,双金属Pd-Pt催化剂由于具有更好的反应活性成为研究的热点。目前以甲烷为代表的气体燃料在双金属催化剂上的反应主要集中在金属间的协同作用及反应动力学上,对于双金属催化剂的结构特点及反应活性位点的定量区分问题亟待解决,本文针对以上问题开展研究,对于阐明双金属催化剂结构及其气体燃料的催化燃烧作用机制具有重要意义。本文从甲烷在单金属Pt催化剂上的催化反应出发,应用微分反应器和化学吸附的方法,研究了甲烷催化氧化反应的位点反应速率与单质Pt颗粒粒径的相关性与无关性;利用高温化学吸附的方法,对双金属催化剂表面连续的注入氧脉冲,利用氧原子在催化剂内部的扩散制作Pt-core@PdO-shell的核壳结构合金催化剂,并通过催化反应的结果提出了单质Pt晶粒的存在性,建立了以单质Pt晶粒和合金核壳结构为基础的双金属催化剂模型;利用高角环形暗场像-扫描透射电子显微镜和催化剂表面分散度,探讨了双金属催化剂的晶粒类型、晶粒粒径以及在载体表面的分布情况;利用漫反射傅立叶红外光谱仪和元素能谱分析技术,证明了双金属催化剂中Pt晶面的存在性,阐明了单质晶粒和核壳结构合金晶粒随Pt负载量的变化趋势;应用反应动力学方法,区分了合金催化剂表面的Pd位点与Pt位点,并定量研究了1Pd0.5Pt,1Pd1Pt,1Pd2Pt三种双金属催化剂中每种反应位点的总量,揭示了Pt元素对Pd元素催化性能的促进作用。具体研究工作如下:（1）研究了甲烷在Pt催化剂上的反应区间、活性位点和反应限速步骤,并基于甲烷催化氧化反应的位点反应速率与单质Pt晶体颗粒粒径的相关性与无关性,建立了速率常数与单质Pt晶体颗粒粒径的线性数量关系。甲烷在单金属Pt催化剂上的催化氧化反应主要分为三个反应区间:金属位点反应区间（Region A（Pt））,反应位点表现为金属空位（*+*）;氧部分覆盖反应区间（Region B（Pt））,反应位点表现为吸附氧和金属空位对（*+*）;氧全覆盖反应区间（Region C（Pt））,反应位点表现为吸附氧对（*+*）。在反应区间A,发现受氧活化速率控制的甲烷催化反应速率与催化剂晶体颗粒粒径无关,即晶粒粒径的无关性;而在反应B区间,发现由氧活化和甲烷C-H键活化共同控制的催化反应速率与催化剂的晶粒粒径存在一定的数量关系,即晶粒粒径的相关性。晶粒粒径的无关性用于表面反应位点的区分,晶粒的相关性用于单质Pt晶粒粒径的计算。（2）通过对Pd-Pt合金晶粒的高温氧滴定,制作了具有核壳结构的Pd-Pt合金晶体颗粒,并提出了双金属Pd-Pt催化剂的晶体颗粒模型,即单质Pt晶体颗粒和核壳结构合金大晶粒（Pt-core@PdO-shell结构）模型。对于Pd-Pt合金晶粒,当氧脉冲注入晶粒表面后,氧原子吸附在晶粒表面吸附并向晶体内部扩散;由于氧元素的诱导,Pd元素逐渐移动至晶粒表面并氧化为PdO壳层,而Pt元素运动至晶粒内部形成Pt核,Pd-Pt核壳结构使得合金晶粒达到热力学平衡。载体表面同时存在单质Pt晶粒,该晶粒由从合金大晶粒中析出的Pt元素组成,且表现为Pt元素对甲烷的催化氧化属性;核壳结构合金晶粒的粒径较大,所负载的Pd元素全部集中于Pd壳层中,内核由Pt元素支撑,所以核壳结构合金晶体颗粒表现为Pd催化剂的性质（表面原子全部为Pd原子,Pd元素承担对甲烷的催化氧化作用）,且存在Pd-Pt元素之间的相互作用。（3）探讨了双金属催化剂中单质Pt晶粒和核壳结构合金晶粒随Pt/Pd负载比例的变化趋势,区分了金属Pd位点和Pt位点,并将催化反应活性归并在单一催化位点上以显示真实位点反应速率。利用漫反射傅立叶红外光谱技术,通过一氧化碳在Pt表面1820 cm-1处桥式吸附证明载体表面有Pt晶面的存在,同时结合催化剂在反应中的表现,认为实验所给出的三种双金属催化剂均存在单质Pt晶粒,且粒径随Pt负载量的增加而增大。高角环形暗场像—扫描电镜证明了PdPt元素之间的分离,大量晶体颗粒都观测到了Pt核Pd壳层结构。对一氧化碳在还原态双金属催化剂上的吸附做分峰处理后,对标一氧化碳在单金属Pt表面的化学吸附,可区分出合金晶粒的表面Pd位点和Pt位点。再将总催化反应速率计算到单一反应位点上,可获得在双金属催化剂中Pd或Pt各自对催化反应的贡献量。（4）提出了一种应用甲烷催化反应动力学特性来区分双金属Pd-Pt催化剂表面Pd反应位点和Pt反应位点的方法,并可对Pd和Pt反应位点的数量进行定量计算。该方法在反应A区间（Region A（Pd-Pt））进行,结合催化反应活性在Pt晶体颗粒的粒径与反应活性之间的无关性,对1Pd0.5Pt,1Pd1Pt,1Pd2Pt三种双金属催化剂,应用双金属催化剂总反应速率与单金属Pt催化剂位点反应速率相除的方法,区分了Pd位点与Pt位点,并定量计算了表面位点数量。该位点区分与定量计算结果与红外光谱技术对双金属催化剂的位点区分结果能够良好吻合。
二、ESD系统在催化重整中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、ESD系统在催化重整中的应用（论文提纲范文）
（1）改性Ni/γ-Al2O3催化甲烷二氧化碳重整及其热化学回收余热的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 温室气体的来源与危害 |
| 1.1.1 温室气体的来源 |
| 1.1.2 温室气体的危害 |
| 1.2 二氧化碳减排技术 |
| 1.2.1 二氧化碳捕集 |
| 1.2.2 二氧化碳封存 |
| 1.2.3 二氧化碳的利用 |
| 1.3 甲烷二氧化碳重整技术 |
| 1.3.1 重整技术的发展现状 |
| 1.3.2 重整反应过程 |
| 1.3.3 积碳 |
| 1.3.4 干重整催化剂 |
| 1.3.5 催化剂制备方法 |
| 1.4 甲烷二氧化碳重整过程的能耗 |
| 1.5 选题的目的和意义 |
| 1.5.1 选题的目的 |
| 1.5.2 选题的意义 |
| 1.6 课题的研究内容与创新点 |
| 1.6.1 研究内容 |
| 1.6.2 创新点 |
| 第二章 甲烷二氧化碳重整反应的热力学研究 |
| 2.1 甲烷二氧化碳重整反应过程 |
| 2.1.1 反应体系独立反应的确定 |
| 2.1.2 反应体系的平衡常数 |
| 2.2 甲烷二氧化碳重整反应热力学计算结果与分析 |
| 2.2.1 温度和CH_4/CO_2值的影响 |
| 2.2.2 压力的影响 |
| 2.2.3 氧气的影响 |
| 2.2.4 水的影响 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 CaO改性Ni/γ-Al_2O_3催化剂的研究 |
| 3.1 实验 |
| 3.1.1 催化剂制备 |
| 3.1.2 催化剂性能表征 |
| 3.1.3 催化剂活性测试实验 |
| 3.2 催化剂性能 |
| 3.2.1 BET分析 |
| 3.2.2 H_2-TPR分析 |
| 3.2.3 XRD分析 |
| 3.2.4 SEM分析 |
| 3.3 催化剂的活性和稳定性 |
| 3.3.1 反应温度的影响 |
| 3.3.2 空速的影响 |
| 3.3.3 催化剂的稳定性 |
| 3.4 失活催化剂的特性 |
| 3.4.1 XRD分析 |
| 3.4.2 SEM分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 Co改性Ni-CaO/γ-Al_2O_3催化剂的研究 |
| 4.1 实验 |
| 4.1.1 催化剂制备 |
| 4.1.2 催化剂的表征 |
| 4.1.3 催化剂活性测试实验 |
| 4.2 催化剂性能 |
| 4.2.1 BET分析 |
| 4.2.2 H_2-TPR分析 |
| 4.2.3 XRD分析 |
| 4.2.4 SEM分析 |
| 4.3 催化剂的活性和稳定性 |
| 4.3.1 反应温度的影响 |
| 4.3.2 空速的影响 |
| 4.3.3 催化剂的稳定性 |
| 4.4 失活催化剂的特性 |
| 4.4.1 XRD分析 |
| 4.4.2 SEM分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 甲烷二氧化碳重整积碳机理及调控机制 |
| 5.1 积碳特性及热力学分析 |
| 5.1.1 积碳反应 |
| 5.1.2 积碳热力学分析 |
| 5.1.3 积碳过程 |
| 5.2 积碳机理 |
| 5.3 影响积碳的因素 |
| 5.3.1 反应温度 |
| 5.3.2 反应压力 |
| 5.3.3 助剂 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 甲烷重整与余热回收相耦合的热力系统研究 |
| 6.1 甲烷干重整热化学回收 |
| 6.1.1 技术方案 |
| 6.1.2 化学反应 |
| 6.1.3 甲烷干重整热化学余热回收重整反应器 |
| 6.2 甲烷干重整热化学回收过程热力学分析 |
| 6.3 甲烷干重整热化学余热回收过程分析 |
| 6.3.1 反应热 |
| 6.3.2 热化学转化增量 |
| 6.3.3 热平衡 |
| 6.3.4 碳减排效果 |
| 6.4 甲烷三重整蓄热热化学余热回收 |
| 6.4.1 技术方案 |
| 6.4.2 反应机理及蓄热式催化重整反应器 |
| 6.4.3 蓄热式三重整热化学余热回收过程的分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（2）甲烷—二氧化碳重整热化学回收烟气余热的耦合特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及其意义 |
| 1.1.1 余热回收技术 |
| 1.1.2 热化学回收 |
| 1.1.3 甲烷与二氧化碳的利用 |
| 1.2 甲烷-二氧化碳重整技术 |
| 1.2.1 甲烷-二氧化碳重整技术发展现状 |
| 1.2.2 甲烷-二氧化碳重整反应机理 |
| 1.2.3 甲烷-二氧化碳重整反应过程 |
| 1.3 论文选题及主要研究内容 |
| 1.3.1 选题依据 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 第二章 甲烷-二氧化碳重整的热力学研究 |
| 2.1 甲烷-二氧化碳重整反应的热力学分析 |
| 2.2 Aspen Plus模拟系统 |
| 2.2.1 Aspen Plus过程模拟 |
| 2.2.2 流程模拟热力学模型 |
| 2.2.3 甲烷-二氧化碳重整热力学反应器模型建立 |
| 2.3 模拟结果与分析 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 甲烷-二氧化碳重整的实验研究 |
| 3.1 实验材料及方法 |
| 3.1.1 催化剂 |
| 3.1.2 催化重整反应流程 |
| 3.1.3 实验方法 |
| 3.2 甲烷-二氧化碳催化重整活性研究 |
| 3.2.1 温度的影响 |
| 3.2.2 CH_4/CO_2值的影响 |
| 3.2.3 空速的影响 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 甲烷-二氧化碳重整热化学余热回收耦合系统特性研究 |
| 4.1 甲烷-二氧化碳重整热化学回收系统 |
| 4.2 甲烷-二氧化碳重整的反应热 |
| 4.3 热化学转化率 |
| 4.4 甲烷-二氧化碳重整耦合系统热量匹配计算 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录 A 攻读硕士学位期间参与的科研项目 |
| 附录 B 攻读硕士学位期间成果 |
（3）甲醇-H2能源体系的催化研究:进展与挑战（论文提纲范文）
| 1 甲醇——优异的氢能载体 |
| 1.1 单位储氢密度比较 |
| 1.2 甲醇-氢能体系的应用 |
| 2 甲醇产氢反应 |
| 3 甲醇-水重整制氢催化剂的进展 |
| 3.1 甲醇水蒸气重整 |
| 3.2 甲醇水液相重整制氢催化剂的开发 |
| 3.2.1 负载型多相甲醇重整制氢催化剂 |
| 3.2.2 均相甲醇制氢催化剂 |
| 3.2.3 原子级分散Pt/碳化钼催化剂 |
| 4 结语 |
（4）液态生物质燃料重整及其在固体氧化物燃料电池中的应用（论文提纲范文）
| 1 液态生物质燃料的催化重整 |
| 1.1 催化重整反应 |
| 1.2 生物甲醇水蒸气重整 |
| 1.3 其他液态生物质燃料的水蒸气重整 |
| 2 液态生物质燃料在SOFC的应用现状 |
| 2.1 生物甲醇用于SOFC |
| 2.2 生物乙醇用于SOFC |
| 2.3 生物甘油用于SOFC |
| 2.4 生物柴油用于SOFC |
| 2.5 液态生物质燃料用于SOFC的分析和讨论 |
| 3 催化剂的选择与机理 |
| 4 内/外重整技术的重点发展方向 |
| 5 液态生物质燃料用于SOFC的发展趋势 |
| 6 结语 |
（5）高碳烃蒸汽重整镍基催化剂表面活性位可控构建及性能（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 制氢方法 |
| 1.2 热化学制氢 |
| 1.2.1 重整制氢 |
| 1.2.2 气化 |
| 1.2.3 热解 |
| 1.2.4 热化学过程工艺比较 |
| 1.2.5 不同原料蒸汽重整制氢 |
| 1.3 高碳烃蒸汽重整反应机理 |
| 1.3.1 高碳烃蒸汽重整反应路径 |
| 1.3.2 高碳烃蒸汽重整反应动力学 |
| 1.4 高碳烃水蒸汽重整催化剂体系 |
| 1.4.1 贵金属催化剂 |
| 1.4.2 非贵金属催化剂 |
| 1.5 高效Ni基高碳烃重整催化剂 |
| 1.5.1 Ni基催化剂活性位 |
| 1.5.2 Ni基催化剂抗积碳策略 |
| 1.5.3 Ni基催化剂抗烧结策略 |
| 1.5.4 Ni基催化剂抗硫策略 |
| 1.6 本文研究内容与意义 |
| 第2章 实验部分 |
| 2.1 试剂 |
| 2.2 催化剂表征 |
| 2.3 高碳烃蒸汽催化重整实验 |
| 2.3.1 实验装置与操作步骤 |
| 2.3.2 分析方法与性能参数 |
| 第3章 ALD-Ni/Al_2O_3催化剂调变金属-载体相互作用及蒸汽重整性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 ALD-Ni/Al_2O_3 催化剂制备 |
| 3.2.1 介孔氧化铝(Al_2O_3)载体合成 |
| 3.2.2 Ni/Al_2O_3 催化剂制备 |
| 3.2.3 CeO_2 改性ALD-Ni/Al_2O_3 催化剂制备 |
| 3.3 ALD-Ni/Al_2O_3 催化剂性质表征 |
| 3.3.1 XRD表征 |
| 3.3.2 TEM表征 |
| 3.3.3 H_2-TPR表征 |
| 3.4 Ni/Al_2O_3 催化剂的蒸汽重整性能 |
| 3.5 CeO_2 改性ALD-Ni催化剂性质 |
| 3.5.1 XRD表征 |
| 3.5.2 TEM表征 |
| 3.5.3 H_2-TPR表征 |
| 3.6 CeO_2 改性ALD-Ni/Al_2O_3 催化剂的蒸汽重整性能 |
| 3.7 催化剂的失活分析 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 NiPt/Al_2O_3催化剂表面活性位构建及其蒸汽重整性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 NiPt/Al_2O_3 催化剂的制备 |
| 4.3 NiPt/Al_2O_3 催化剂性质表征 |
| 4.3.1 XRD表征结果 |
| 4.3.2 H_2-TPR表征结果 |
| 4.3.3 XPS表征结果 |
| 4.3.4 HAADF-STEM表征结果 |
| 4.3.5 X-ray Adsorption表征结果 |
| 4.4 NiPt/Al_2O_3 催化剂的蒸汽重整性能 |
| 4.4.1 不同Pt含量NiPt_x/Al_2O_3催化剂的蒸汽重整活性 |
| 4.4.2 反应温度对催化剂性能的影响 |
| 4.4.3 H_2O/C比对催化剂性能的影响 |
| 4.4.4 NiPt_(1.0)/Al_2O_3催化剂稳定性 |
| 4.5 催化剂失活分析 |
| 4.6 NiPt/Al_2O_3 催化剂催化蒸汽重整反应机理探究 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 NiPt/Al_2O_3催化剂表面结构调变及其蒸汽重整性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 不同表面结构NiPt/Al_2O_3 双金属催化剂的制备 |
| 5.3 不同表面结构的NiPt/Al_2O_3 催化剂性质 |
| 5.3.1 催化剂的XRD表征结果 |
| 5.3.2 催化剂的H_2-TPR表征结果 |
| 5.3.3 催化剂的XPS表征结果 |
| 5.3.4 催化剂的in-situ CO DRIFT表征结果 |
| 5.3.5 催化剂的STEM表征结果 |
| 5.3.6 X-ray Adsorption表征结果 |
| 5.4 不同表面结构NiPt/Al_2O_3 催化蒸汽重整反应性能 |
| 5.4.1 NiPt/Al_2O_3 催化蒸汽重整性能 |
| 5.4.2 温度对催化剂性能的影响 |
| 5.4.3 H_2O/C比例对蒸汽重整的影响 |
| 5.5 反应后催化剂的性质 |
| 5.6 Ni-Pt/Al_2O_3 催化蒸汽重整机理分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 Ni-Pt/Al_2O_3 表面NiPt合金增强抗硫性及机理研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 Ni-Pt/Al_2O_3 催化剂的制备 |
| 6.3 Ni-Pt/Al_2O_3 催化剂的性质表征 |
| 6.3.1 催化剂的XRD表征分析 |
| 6.3.2 催化剂的H_2-TPR表征分析 |
| 6.3.3 催化剂的XPS表征分析 |
| 6.3.4 催化剂的TEM表征分析 |
| 6.4 催化剂的含硫蒸汽重整制氢性能 |
| 6.4.1 Ni/Al_2O_3和Ni-Pt/Al_2O_3催化剂的含硫蒸汽重整活性 |
| 6.4.2 噻吩含量对Ni-Pt/Al_2O_3催化剂含硫蒸汽重整性能的影响 |
| 6.4.3 H_2O/C比对Ni-Pt/Al_2O_3催化剂含硫蒸汽重整活性的影响 |
| 6.5 反应后催化剂表征 |
| 6.6 Ni-Pt/Al_2O_3 催化剂的抗硫性能机理 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（6）光驱动转化生物质和二氧化碳产化学品和燃料的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 光催化技术研究进展 |
| 1.3 光催化技术的应用 |
| 1.3.1 光催化分解水产氢 |
| 1.3.2 光催化转化CO_2 |
| 1.3.3 光催化转化生物质 |
| 1.4 光催化效率提高的方法 |
| 1.4.1 光催化材料改性 |
| 1.4.2 光催化技术耦合 |
| 1.5 论文选题意义、研究内容 |
| 1.5.1 选题来源 |
| 1.5.2 选题意义 |
| 1.5.3 研究内容 |
| 第二章 实验材料以及表征分析方法 |
| 2.1 实验仪器与方法 |
| 2.1.1 实验材料 |
| 2.1.2 实验仪器和设备 |
| 2.2 材料表征 |
| 2.2.1 紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS) |
| 2.2.2 吸附-脱附分析仪 |
| 2.2.3 电子顺磁共振波谱仪(EPR) |
| 2.2.4 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.2.5 高分辨透射电子显微镜(HRTEM) |
| 2.2.6 扫描电子显微镜(SEM)及能谱(EDS) |
| 2.2.7 傅立叶变换红外光谱(FT-IR) |
| 2.2.8 X射线粉末衍射仪(XRD) |
| 2.3 产物分析 |
| 2.3.1 总有机碳分析 |
| 2.3.2 气相色谱质谱联用仪分析(GC-MS) |
| 2.3.3 气相色谱仪分析 |
| 2.3.4 高效液相色谱仪分析(HPLC) |
| 第三章 光催化氧化葡萄糖产甲酸的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验装置 |
| 3.2.2 实验方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 光催化氧化葡萄糖产甲酸可行性探究 |
| 3.3.2 反应条件优化 |
| 3.3.3 两步法转化纤维素产甲酸 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光热驱动葡萄糖转化产乳酸的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 催化剂制备 |
| 4.2.3 实验方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 光热驱动葡萄糖转化产乳酸可行性探究 |
| 4.3.2 催化剂表征 |
| 4.3.3 反应条件优化 |
| 4.3.4 反应路径及机理推测 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 光驱动HCO_3~-还原产甲酸的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验装置 |
| 5.2.2 催化剂制备 |
| 5.2.3 实验方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 光驱动HCO_3~-还原产甲酸可行性探究 |
| 5.3.2 催化剂表征 |
| 5.3.3 催化剂光热转化效率评估 |
| 5.3.4 反应路径以及机理推测 |
| 5.3.5 催化剂稳定性考察 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 光驱动CO_2还原产甲烷的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 实验装置 |
| 6.2.2 催化剂制备 |
| 6.2.3 实验方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 光驱动CO_2还原产甲烷可行性探究 |
| 6.3.2 催化剂表征 |
| 6.3.3 催化剂光热转化效率评估 |
| 6.3.4 催化剂稳定性考察 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 研究成果及获奖情况 |
| 致谢 |
（7）负载型的镍改性碳化钼催化剂上甲烷二氧化碳重整制合成气的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 CH_4-CO_2重整制合成气的意义 |
| 1.2 甲烷催化转化制合成气的主要途径 |
| 1.2.1 水蒸气重整法 |
| 1.2.2 甲烷部分氧化法 |
| 1.2.3 甲烷二氧化碳重整法 |
| 1.2.4 甲烷自热重整 |
| 1.3 甲烷二氧化碳重整反应中的催化剂 |
| 1.3.1 贵金属催化剂 |
| 1.3.2 非贵金属催化剂 |
| 1.4 过渡金属碳化物简介 |
| 1.4.1 过渡金属碳化物的结构 |
| 1.4.2 过渡金属碳化物的制备方法 |
| 1.5 过渡金属碳化物在催化反应中的应用 |
| 1.5.1 肼分解 |
| 1.5.2 加氢反应 |
| 1.5.3 费托合成 |
| 1.5.4 甲烷二氧化碳重整制合成气 |
| 1.6 过渡金属碳化钼的甲烷二氧化碳重整反应机理研究 |
| 1.6.1 贵金属机理 |
| 1.6.2 氧化-碳化机理 |
| 1.7 论文的选题意义及研究内容 |
| 2 实验部分 |
| 2.1 实验主要仪器 |
| 2.2 实验试剂与实验所用气体 |
| 2.3 实验样品的制备 |
| 2.3.1 碳纳米管负载型Ni改性碳化钼催化剂的制备 |
| 2.3.2 γ-Al_2O_3负载型的Ni/Mo_2C (1:1)催化剂的制备 |
| 2.3.3 γ-Al_2O_3负载的Co_2P催化剂的制备 |
| 2.3.4 Co_4N/Pt/γ-Al_2O_3催化剂的制备 |
| 2.4 催化剂表征 |
| 2.4.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.4.2 比表面积(BET) |
| 2.4.3 二氧化碳程序升温氧化(CO_2-TPO) |
| 2.4.4 甲烷程序升温表面反应(CH_4-TPSR) |
| 2.5 催化剂活性评价 |
| 2.5.1 镍改性的过渡金属碳化钼催化剂的活性评价 |
| 2.5.2 Co_4N/Pt/γ-Al_2O_3和Co_2P/γ-Al_2O_3催化剂的活性评价 |
| 3 镍改性的过渡金属碳化钼催化剂的CH_4-CO_2重整性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 新鲜样品的表征 |
| 3.2.1 新鲜样品的XRD表征 |
| 3.2.2 新鲜样品的BET表征 |
| 3.3 不同浸渍顺序制备的Ni改性Mo_2C-CNTs催化剂对CH_4-CO_2重整性能研究 |
| 3.3.1 催化剂的活性评价 |
| 3.3.2 反应后样品的XRD表征 |
| 3.3.3 CH_4和CO_2的表面反应 |
| 3.4 钼负载量对Ni改性的Mo_2C-CNTs催化剂CH_4-CO_2重整性能研究 |
| 3.4.1 催化剂的活性评价 |
| 3.4.2 反应后样品的XRD表征 |
| 3.4.3 CH_4和CO_2的表面反应 |
| 3.5 反应温度对Ni改性的Mo_2C-CNTs催化剂CH_4-CO_2重整性能研究 |
| 3.5.1 催化剂的活性评价 |
| 3.5.2 反应后样品的XRD表征 |
| 3.5.3 CH_4和CO_2的表面反应 |
| 3.6 镍改性的碳化钼催化剂甲烷二氧化碳重整机理研究 |
| 3.7 Ni/Mo_2C-CNTs与Ni/Mo_2C/γ-Al_2O_3催化剂性能的比较研究 |
| 3.7.1 催化剂的活性评价 |
| 3.7.2 反应后样品的XRD表征 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 Co_4N/Pt/γ-Al_2O_3和Co_2P/γ-Al_2O_3上CO选择性氧化(PROX)反应性能初步研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Co_4N/Pt/γ-Al_2O_3催化剂上PROX反应性能初探 |
| 4.3 Co_2P/γ-Al_2O_3催化剂上PROX反应性能初探 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 符号说明 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读硕士学位期间参与的科研项目情况 |
（8）聚光太阳能燃料转化机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 太阳能热化学研究的现状与趋势 |
| 1.2.1 中温太阳能热化学研究 |
| 1.2.2 高温太阳能热化学研究 |
| 1.3 室内太阳模拟器介绍 |
| 1.4 本文研究内容和目标 |
| 第2章 太阳能热化学过程能量损失分析与效率提升措施 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 聚光太阳能热化学方法制燃料的理论效率分析 |
| 2.3 聚光太阳能直接热解水和二氧化碳制取燃料效率分析 |
| 2.3.1 二氧化碳直接热分解理论热效率分析 |
| 2.3.2 聚光太阳能直接热解二氧化碳理论效率分析 |
| 2.4 太阳能热化学循环热解二氧化碳的理论效率分析 |
| 2.4.1 “两步法”理想热化学循环 |
| 2.4.2 氧化温度对“两步法”热化学循环的影响 |
| 2.4.3 氧分压对“两步法”热化学循环的影响 |
| 2.4.4 等温“两步法”热化学循环分析 |
| 2.4.5 “两步法”氧化铈热化学循环效率分析 |
| 2.5 太阳能热化学甲烷干重整的理论效率分析 |
| 2.6 高温热化学效率提升瓶颈与解决措施 |
| 2.6.1 光线截止膜减少辐射损失 |
| 2.6.2 化学链方式降低除氧功耗 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 太阳能甲烷重整热化学的理论与实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 太阳能甲烷重整反应系统 |
| 3.2.1 太阳能甲烷重整热力学性能分析 |
| 3.2.2 太阳能甲烷重整反应器 |
| 3.2.3 太阳能甲烷重整系统性能评价指标 |
| 3.3 甲烷重整钙钛矿催化剂的制备与性能分析 |
| 3.3.1 钙钛矿催化剂制备 |
| 3.3.2 催化剂性能实验研究 |
| 3.3.3 催化剂的表征 |
| 3.3.4 太阳能甲烷重整钙钛矿催化剂系统性能理论分析 |
| 3.3.5 本节小结 |
| 3.4 甲烷重整反应器的设计与理论研究 |
| 3.4.1 反应器设计准则 |
| 3.4.2 反应器优化措施 |
| 3.5 反应器数值模拟 |
| 3.5.1 系统光学模拟 |
| 3.5.2 反应器流场 |
| 3.5.3 反应器温度场 |
| 3.5.4 反应器化学场 |
| 3.5.5 反应器理论性能分析 |
| 3.5.6 本节小结 |
| 3.6 甲烷重整反应器的实验研究 |
| 3.6.1 反应器性能测试实验平台 |
| 3.6.2 反应器性能测试原理 |
| 3.6.3 主要实验步骤 |
| 3.6.4 运行参数对系统性能的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 太阳能热化学循环的理论与实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 太阳能高温热化学循环理论研究 |
| 4.2.1 反应器的理论效率研究 |
| 4.2.2 新型除氧方式探究 |
| 4.2.3 本节小结 |
| 4.3 高温热化学反应器的设计与优化研究 |
| 4.3.1 反应器设计准则 |
| 4.3.2 反应器优化分析 |
| 4.3.3 反应器初步设计 |
| 4.4 高温热化学反应器的实验研究 |
| 4.4.1 多孔氧化铈材料制备 |
| 4.4.2 反应器性能测试实验平台 |
| 4.4.3 主要实验步骤 |
| 4.4.4 实验结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 通用太阳模拟器的设计与建造 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 通用太阳模拟器的设计目标与用途 |
| 5.2.1 太阳模拟器的设计目标 |
| 5.2.2 太阳模拟器设计用途 |
| 5.3 太阳模拟器的设计与优化方法 |
| 5.3.1 太阳模拟器灯阵设计 |
| 5.3.2 太阳模拟器积分器与准直镜设计 |
| 5.4 太阳模拟器部件加工与安装 |
| 5.4.1 太阳模拟器反光镜加工 |
| 5.4.2 太阳模拟器灯阵安装 |
| 5.4.3 太阳模拟器积分器与准直镜安装 |
| 5.5 太阳模拟器性能测试 |
| 5.5.1 太阳模拟器点聚光部分性能测定 |
| 5.5.2 平行光场性能测定 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 通用太阳能模拟平台的两个应用研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 难熔金属熔化与超高温标定实验研究 |
| 6.2.1 高温测试实验平台简介 |
| 6.2.2 超高温度测量方法 |
| 6.2.3 金属熔化实验流程 |
| 6.2.4 金属片温度分布的数值模拟 |
| 6.2.5 实验结果分析 |
| 6.2.6 超高温标定可行性分析 |
| 6.2.7 本节小结 |
| 6.3 槽式集热器相似性准则分析 |
| 6.3.1 槽式集热器模型 |
| 6.3.2 槽式集热管的控制方程与边界条件 |
| 6.3.3 槽式集热器的相似准则和量纲分析 |
| 6.3.4 集热管太阳能流分布 |
| 6.3.5 数值模型验证 |
| 6.3.6 无量纲缩放模型性能分析 |
| 6.3.7 基于太阳模拟器的室内槽式集热器实验 |
| 6.3.8 本节小结 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 全文总结和展望 |
| 7.1 论文的主要成果 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 作者简历 |
| 已发表的学术论文 |
| 申请或已获得的专利 |
| 参加的研究项目及获奖情况 |
（9）基于甲烷湿重整的太阳能热化学发电利用理论与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 太阳能利用技术 |
| 1.2.1 太阳能光伏利用技术 |
| 1.2.2 太阳能光热利用技术 |
| 1.2.3 太阳能光伏光热综合利用技术 |
| 1.2.4 太阳能热化学利用技术 |
| 1.3 太阳能甲烷重整反应现状 |
| 1.3.1 甲烷重整反应类型 |
| 1.3.2 太阳能甲烷重整系统 |
| 1.3.3 太阳能甲烷重整反应器 |
| 1.4 甲烷重整反应催化剂 |
| 1.4.1 活性组分 |
| 1.4.2 助剂 |
| 1.4.3 载体 |
| 1.4.4 钙钛矿型氧化物 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 太阳能分频光伏-甲烷湿重整互补发电系统 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 互补系统的原理与建模 |
| 2.2.1 互补系统的原理 |
| 2.2.2 互补系统的数值模型 |
| 2.2.3 系统评价指标 |
| 2.3 互补系统的性能分析 |
| 2.3.1 互补系统的效率提升分析 |
| 2.3.2 互补系统的电能组成分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 太阳能甲烷湿重整反应器设计研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 反应器及系统建模 |
| 3.2.1 反应器结构 |
| 3.2.2 系统模型 |
| 3.3 数值模拟 |
| 3.3.1 求解公式及边界条件 |
| 3.3.2 系统的性能指标 |
| 3.4 反应器及系统性能分析 |
| 3.4.1 数值模型的验证 |
| 3.4.2 光谱选择性涂层的影响 |
| 3.4.3 复合抛物面聚光器的影响 |
| 3.4.4 反应器物理场分析 |
| 3.4.5 系统性能分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 甲烷湿重整钙钛矿催化剂的制备及测试 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验所用试剂及设备 |
| 4.2.2 样品的表征 |
| 4.2.3 溶胶-凝胶法制备 |
| 4.2.4 催化剂的活性评价 |
| 4.3 La_(1.6)Sr_(0.4)B'B"O_6中B位元素的探究 |
| 4.3.1 催化剂性能测试 |
| 4.3.2 催化剂表征分析 |
| 4.4 La_(1.6)Sr_(0.4)Fe_(2-x)Ni_xO_6中Ni的占比 |
| 4.4.1 催化剂性能测试 |
| 4.4.2 催化剂稳定性测试 |
| 4.4.3 催化剂表征分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 工作总结和展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（10）核壳结构Pd-Pt双金属催化剂对甲烷催化氧化特性的影响及活性位点研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 碳基小分子物质的催化反应多重性 |
| 1.2.1 甲烷单一过程催化反应 |
| 1.2.2 甲烷催化反应的多重性 |
| 1.3 催化反应动力学及催化剂结构 |
| 1.3.1 单金属催化剂的结构及反应动力学 |
| 1.3.2 双金属催化剂的结构及反应动力学 |
| 1.4 助剂与干扰物对催化反应的影响 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 2 实验系统及催化剂制备 |
| 2.1 催化剂制备 |
| 2.1.1 载体选择与制备 |
| 2.1.2 催化金属负载与焙烧 |
| 2.2 实验系统及反应活性测量 |
| 2.2.1 固定床微分反应系统 |
| 2.2.2 微分反应器模型及反应参数获取方法 |
| 2.2.3 催化剂载体对反应活性的影响以及催化剂稀释 |
| 2.3 活性位点测试与核壳结构制作 |
| 2.4 催化剂各类表征技术方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 单金属Pt晶粒上的甲烷催化反应特性 |
| 3.1 甲烷在单金属Pt晶粒上催化反应趋势 |
| 3.1.1 金属Pt催化剂晶粒粒径 |
| 3.1.2 甲烷在单金属Pt催化剂上的催化反应特性 |
| 3.2 甲烷在Pt催化剂氧全覆盖区间(RegionC(Pt))上的催化反应 |
| 3.3 甲烷在Pt催化剂氧部分覆盖区间(RegionB(Pt))上的催化反应 |
| 3.4 甲烷在Pt催化剂金属位点区间(RegionA(Pt))上的催化反应 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 双金属Pd-Pt晶粒上甲烷催化反应特性及模型 |
| 4.1 Pd-Pt单金属及双金属催化剂对甲烷催化氧化特性的分析 |
| 4.2 Pd-Pt晶粒在载体表面的分布 |
| 4.3 Pd-PtCore-shell结构与双金属催化剂晶粒模型 |
| 4.3.1 核壳结构Pd-Pt催化剂的合成方法 |
| 4.3.2 双金属Pd-Pt催化剂晶粒模型 |
| 4.3.3 核壳结构催化剂的高催化性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于红外光谱对Pd-Pt催化剂氧化还原状态研究 |
| 5.1 双金属催化剂晶粒粒径相似性处理 |
| 5.2 Pd-Pt催化剂反应后的红外光谱与氧化趋势 |
| 5.2.1 CO在单金属Pd和Pt催化剂表面的吸附 |
| 5.2.2 CO在双金属催化剂反应后(氧化态)表面上的吸附 |
| 5.3 双金属Pd-Pt催化剂还原态的红外光谱与位点区分 |
| 5.3.1 CO在Pd-Pt催化剂还原态表面上的吸附 |
| 5.3.2 催化剂还原态表面的位点区分方法 |
| 5.3.3 真实反应位点上的位点反应速率 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 基于反应动力学方法对Pd-Pt催化剂反应位点区分和定量研究.. |
| 6.1 甲烷在核壳结构催化剂上的反应特性 |
| 6.2 双金属催化剂表面反应位点区分 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 全文主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| Ⅰ.全文主要符号意义 |
| Ⅱ.全文所用催化剂的表面分散度测量曲线 |
| Ⅲ.各种气体的流量计标数据线及标定值 |
| Ⅳ.langmiur-Hinshelwood等温吸附模型 |
| Ⅴ.催化反应中的各基元反应步骤 |
| A.作者在攻读学位期间发表的论文与专利 |
| B.作者在攻读学位期间参加的科研项目 |
| C.作者在攻读学位期间所获得的荣誉奖项 |
四、ESD系统在催化重整中的应用（论文参考文献）
- [1]改性Ni/γ-Al2O3催化甲烷二氧化碳重整及其热化学回收余热的研究[D]. 张凤霞. 昆明理工大学, 2021(02)
- [2]甲烷—二氧化碳重整热化学回收烟气余热的耦合特性研究[D]. 邵缨迪. 昆明理工大学, 2021(01)
- [3]甲醇-H2能源体系的催化研究:进展与挑战[J]. 范舒睿,武艺超,李小年,林丽利. 化学通报, 2021(01)
- [4]液态生物质燃料重整及其在固体氧化物燃料电池中的应用[J]. 彭元亭,王傲,韦童,李南奇,李箭. 化工进展, 2021(06)
- [5]高碳烃蒸汽重整镍基催化剂表面活性位可控构建及性能[D]. 李玲. 天津大学, 2020(01)
- [6]光驱动转化生物质和二氧化碳产化学品和燃料的研究[D]. 金滨滨. 上海交通大学, 2019(06)
- [7]负载型的镍改性碳化钼催化剂上甲烷二氧化碳重整制合成气的研究[D]. 王思琦. 辽宁石油化工大学, 2019(06)
- [8]聚光太阳能燃料转化机理研究[D]. 金健. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2019(08)
- [9]基于甲烷湿重整的太阳能热化学发电利用理论与实验研究[D]. 魏鑫. 中国科学技术大学, 2019(08)
- [10]核壳结构Pd-Pt双金属催化剂对甲烷催化氧化特性的影响及活性位点研究[D]. 耿豪杰. 重庆大学, 2018(09)