亚临界水体系下Ni-Co双金属催化剂对木质纤维素废弃物催化气化研究

发布时间：2024-03-10 00:31

　　本文目的为合成Ni-Co双金属催化剂,在亚临界水中催化气化农业木质纤维素废弃物(如水稻秸秆、棉花秸秆和花生壳)为气体燃料。在水热气化中,Ni/Al2O3由于制备成本低且催化气化活性高,而被选为催化剂。本研究进一步在Ni/Al2O3中加入Co形成了 Ni-Co合金,以提高气化效率。首先,选择纤维素作为农业木质纤维素废弃物的模型化合物用于气化基础研究。对于Ni基催化剂,催化活性根据载体来排序依次为Al2O3、废白土(SBC)灰、SiO2,对应的H2产率分别为80.6%,69.0%和57.0%。在350℃条件下进行纤维素水热气化时,以Al2O3作为载体制备的Ni基催化剂具有最高的催化活性,H2产率和气化效率分别为80.6%和81.9%。对于10Ni/Al2O3催化剂,Co的加入极大提高了催化剂的催化性能,当加入6 wt.%Co时,H2产率达到最大值,为88.4%,是10Ni/Al2O3催化剂H2产率的1.44倍。此外,10Ni-6Co/Al2O3作为催化剂,对原料用量和滞留时间等影响因素进行系统研究,结果表明在0.5 g纤维素用量及20 min滞留时间的条件下,得到最优的气化效果,H2产率达...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 生物质能及氢能
    1.3 生物质制氢
        1.3.1 热裂解气化制氢
        1.3.2 微生物发酵制氢
        1.3.3 生物质水热气化制氢
    1.4 超临界水与亚临界水
    1.5 木质纤维素水热气化研究现状
        1.5.1 反应原料种类
        1.5.2 反应条件的影响
        1.5.3 催化剂的影响
    1.6 研究背景与意义
    1.7 研究目的和内容
    1.8 技术路线
第二章 材料与方法
    2.1 引言
    2.2 实验原料准备
    2.3 实验装置
    2.4 分析仪器与分析方法
        2.4.1 产物分析仪器与分析方法
        2.4.2 催化剂表征分析
        2.4.3 标准曲线的建立
    2.5 实验步骤
        2.5.1 催化剂制备步骤
        2.5.2 气化实验步骤
        2.5.3 产物分析步骤
    2.6 实验气化指标
    2.7 小结
第三章 Ni-Co/Al₂O₃对纤维素气化效果研究
    3.1 引言
    3.2 初步实验研究
    3.3 不同载体的镍基催化剂对纤维素气化的影响
    3.4 不同载体的镍基催化剂表征分析
        3.4.1 NH₃-TPD表征分析
        3.4.2 BET表征分析
    3.5 Ni-Co/Al₂O₃催化剂对纤维素气化的影响
    3.6 Ni-Co/Al₂O₃催化剂表征分析
        3.6.1 BET表征分析
        3.6.2 XRD表征分析
        3.6.3 XPS表征分析
        3.6.4 H₂-TPR表征分析
    3.7 原料浓度及滞留时间对气化的影响
        3.7.1 原料用量的影响
        3.7.2 滞留时间的影响
    3.8 催化剂回收与循环使用
        3.8.1 催化剂回收
        3.8.2 回收催化剂气化效果
    3.9 小结
第四章 实际农业废弃物及其模型化合物气化研究
    4.1 引言
    4.2 10Ni-6Co/Al₂O₃催化农业废弃物及其模型化合物气化
    4.3 10Ni-6Co/SBC催化农业废弃物模型化合物气化
    4.4 20Ni/SBC催化农业废弃物模型化合物气化
    4.5 小结
第五章 研究结论与展望
    5.1 本文结论
    5.2 创新点
    5.3 面临的问题与挑战
    5.4 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间科研成果与参与研究课题
附录



本文编号：3924001