Responsive image
博碩士論文 etd-0627116-175124 詳細資訊
Title page for etd-0627116-175124
論文名稱
Title
利用鈰金屬修飾金鎳觸媒對二氧化碳重組甲烷催化反應活性影響
Cerium modified Ni-Au catalyst on carbon dioxide reforming of methane reaction
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
75
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2016-07-12
繳交日期
Date of Submission
2016-07-28
關鍵字
Keywords
金、鎳觸媒、二氧化碳、合成氣、鈰、二氧化碳重組甲烷反應
carbon dioxide, cerium, gold, syngas, nickel catalysts, dry reforming of methane reaction
統計
Statistics
本論文已被瀏覽 5673 次,被下載 25
The thesis/dissertation has been browsed 5673 times, has been downloaded 25 times.
中文摘要
本研究主要目的是希望可以藉由提升觸媒的抗積碳能力而增加二氧化碳重組甲烷反應之觸媒的穩定性,進而去延長觸媒在催化過程中的壽命。本研究利用鈰金屬對於氧物種擁有較強轉移能力的特性,並搭配黃金抗積碳的性質,希望可以去解決反應觸媒積碳的問題。
本研究已初濕含浸法分別製備出純鎳觸媒、鎳金觸媒、較低濃度鈰金屬修飾鎳金觸媒、較高濃度鈰金屬修飾鎳金觸媒,並研究透過比表面積分析儀(BET)、氣相層析儀(GC-TCD)、X-Ray 繞射分析儀(XRD)、場發射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)、熱重分析儀(TGA)測定各觸媒在二氧化碳重組甲烷反應的催化活性、反應前後金屬晶相與粒徑變化、反應後積碳情形與積碳量。
從研究結果發現,當觸媒中具有較高濃度的鈰金屬時,其二氧化碳轉換率會較為提升。並且由熱重分析結果顯示,鈰金屬修飾的金鎳觸媒在600 ℃下24小時二氧化碳重組甲烷反應後,其積碳量從原本的84.6 % 隨著鈰金屬含量的上升變為59.6 % 表示鈰金屬的加入可以明顯的降低反應過程中的積碳量。
Abstract
In this work, we conduct a new method for preventing coke accumulation. That is, dry reforming of methane cracking reaction will be stable and prolong the lifetime of catalysts. Cerium, an active metal, has high oxidative ability. Ce/Au catalyst may solve the coke accumulation which is caused by carbon dioxide reforming of methane cracking reaction.
In studies, the catalysts (including pure Ni, Ni/Au alloy, low concentration cerium with Ni/Au alloy, high concentration cerium with Ni/Au alloy) were prepared by impregnating. Throughout BET, GC-TCD, XRD, FE-SEM and TGA data indicate the activities, metal crystal phases, particle sizes, and amount of coke and coke accumulation of these catalysts. Otherwise, we can compare the catalysts which are before and after doing carbon dioxide reforming of methane cracking reaction,
The main conclusions of the present work can be summarized as follows:
1. When the catalyst with higher cerium concentration, the conversion rate of carbon dioxide would promote.
2. TGA data shows Ce/Au catalyst can decrease the amount of coke accumulation at 600 ℃ for 24 hours in carbon dioxide reforming of methane cracking reaction.
目次 Table of Contents
論文審定書 i
論文公開授權書 ii
摘要 iii
Abstract iv
目錄 v
圖次 vii
表次 ix
第一章 緒論 1
§ 1-1前言 1
§ 1-2 研究目的及方向 3
第二章 文獻回顧 4
§ 2-1 二氧化碳重組甲烷反應 4
§ 2-2甲烷活化反應機構 6
§ 2-3 二氧化碳的活化 8
§ 2-4 二氧化碳重組甲烷之反應機制 9
§ 2-5 與二氧化碳重組甲烷反應之相關化學反應 12
§ 2-6 觸媒的失活現象 13
§ 2-7 積碳 16
§ 2-8 鎳金屬觸媒 21
§ 2-9鎳金雙金屬觸媒 23
§ 2-10鎳鈰雙金屬觸媒 24
第三章 實驗裝置與方法 25
§ 3-1 實驗藥品 25
§ 3-2 反應氣體 25
§ 3-3實驗裝置 26
§ 3-3-1 反應爐 26
§ 3-3-2 反應爐-GC 27
§ 3-3-3 感應耦合電漿質譜儀 ICP-MS 29
§ 3-3-4 比表面與孔隙度分析儀 BET 30
§ 3-3-5 X-Ray繞射分析 XRD 31
§ 3-3-6 熱重分析儀 TGA 32
§ 3-3-7 場發射掃描式電子顯微鏡 FE-SEM 33
§ 3-4 觸媒配製 34
§ 3-5 實驗方法 35
第四章 結果與討論 36
§ 4-1感應耦合電漿質譜儀分析 36
§ 4-2 觸媒比表面積分析 37
§ 4-3還原態觸媒二氧化碳重組反應活性測定 40
§ 4-3-1 高溫環境下催化反應活性測定 40
§ 4-3-2 低溫環境下催化反應活性測定 44
§ 4-4 X-Ray繞射分析實驗 48
§ 4-4-1 還原態觸媒X-Ray繞射分析 48
§ 4-4-3 反應前後金屬粒徑結果分析 50
§ 4-5場發射掃描式電子顯微鏡 51
§ 4-6反應後觸媒熱重分析 60
第五章 結論 62
參考文獻 63
參考文獻 References
【1】J. R. Rostrup-Nielsen, and J. H. B. Hansen., J. Catal. 144, 38, 1993.
【2】S. Wang, G. Q. Lu, and G. J. Millar., Energy & Fuels., 10, 896, 1998.
【3】M. C. J. Bradford, and M. A. Vannice., Catal. Rev., 41, 1, 1999.
【4】J. R. Rostrup-Nielsen., Catal Today., 18, 305, 1993.
【5】李岳勳, 鎳金觸媒催化二氧化碳/甲烷重組反應之研究, 2015.
【6】羅文伶, 金對鎳觸媒於二氧化碳重組甲烷反應活性的影響, 2015.
【7】李京霏, 利用熱脫附法研究鎳金觸媒表面及其二氧化碳催化甲烷的反應行為, 2015.
【8】S. H. Zhang, S. Muratsugu, N. Ishiguro, and M. Tada., ACS Catal., 3, 1855, 2013.
【9】C. T. Au, and H. Y. Wang., Appl. Catal. A. 155, 239, 1997.
【10】S. T. Ceyer, Q. Y. Yang, M. B. Lee, J. D. Beckerle, and A. D. Johnson.,
Methane Conversion Elservier Amsterdam. 51, 1998.
【11】A. C. Luntz and J. Harries., Surf. Sci., 258, 397, 1991.
【12】D. J. Trevor, D. M. Cox, A. Kaldor., J. Am. Chem. Soc., 112, 3742, 1990.
【13】E. G. M. Kuijpers, A. K. Breedijk, W. J. J. van der Wal, and J. W. Gues.,
J. Catal., 81, 429, 1983.
【14】T. P. Beebe, Jr., D. W. Goodman, B. D. Kay, J. T. Yates, Jr.,
J. Chem. Phys., 87, 2305, 1987.
【15】F. Solymosi, and J. Mol., Catal. 65, 337 , 1991.
【16】A. P. Farkas, and F. Solymosi., J. Phys. Chem. C. 113, 19930, 2009.
【17】A. P. Farkas, and F. Solymosi., J. Phys. Chem. C. 114, 16979, 2010.
【18】H.-J. Freund, H. Behner, B. Bartos, G. Wedler, H. Kuhlenbeck, and M. Neumann., Surf. Sci. 180, 550, 1987.
【19】J. Ko, B.-K. Kim, and J. W. Han., J. Phys. Chem. C, 120, 3438, 2016.
【20】A. M. Efstathiou, A. Kladi, V. A. Tsipouriari, and X. E. Verykios.,
J. Catal., 158, 64, 1996.
【21】J. Erdohelyi, Cserenyi, and F. Solymosi., J. Catal., 141, 287, 1993.
【22】V. C. H. Kroll, H.M. Swaan, S. Lacombe, and C. Mirodatos.,
J. Catal., 104, 387, 1996.
【23】以觸媒氧化方式處理VOC有機揮發性氣體理論及實例簡介, 梁博傑
【24】A. Sacco, F. W. A. H. Geurts, and G. A. Jablonski., J. Catal. 119, 322, 1989.
【25】V. C. H. Kroll, H. M. Swaan, and C. Mirodatos., J. Catal. 161, 409, 1996.
【26】A. J. H. Kock, P.K. De Bokx, E. Boellaard, W. Klop, and J. W. Geus., J. Catal. 96, 468, 1985.
【27】K. Tomishige, O. Yamazaki, Y.G. Chen, K. Yokoyama, X.H. Li, and K. Fujimoto., Catal. Today. 45, 35, 1998.
【28】 H. M. Swaan, V. C. H. Kroll, G. A. Martin, and C. Mirodatos., Catal. Today. 21, 571, 1994.
【29】J. J. Gamman, G. J. Millar, G. Rose, and J. Drennan., J. Chem. Soc. Faraday Trans. 94(5), 701, 1998.
【30】Z. L. Zhang, and X. E. Verykios., Catal. Today. 21, 589, 1994.
【31】M. T. Tavares, I. Alstrup, C. A. Bernardo, and J. R. Rpstrup-Nielsen., J. Catal. 147, 525, 1994.
【32】C. H. Bartholomew., Catal. Rev. Sci. Eng. 24(1), 67, 1982.
【33】M. Ito, T. Tagawa, and S. Goto., Appl. Catal. A. 177, 15, 1999.
【34】S. Wang, and G. Q. Lu., Appl. Catal. A., 169, 271, 1998.
【35】R. Molina, and G. Poncelet., J. Phys. Chem. B., 103, 11290, 1999.
【36】S. Wang, and G. Q. Lu., Appl. Catal. B., 16, 269, 1998.
【37】M. C. J. Bradford, and M. A. Vannice., Appl. Catal. A. 142, 73, 1996.
【38】E. Ruckenstein, and Y. H. Hu., Appl. Catal. 133, 149, 1995.
【39】Y. G. Chen, K. Tomishige, and K. Yokoyama., J. Catal. 184, 479, 1999.
【40】A. E. Quincoces, S. Dicundo, and A. M. Alvarez., Mater. Lett. 50, 21, 2001.
【41】O. Toshihiko, and M. Toshiaki., J. Catal. 204, 89, 2001.
【42】H. W. Chen, C. Y. Wang, C. H. Yu, L. T. Tseng, and P. H. Liao., Catal. Today. 97, 273, 2004.
【43】K. Tomishige., J. Jpn. Petrol. Inst. 50, 287 , 2007.
【44】 F. Besenbacher, I. Chorkendorff, B. S. Clausen, B. Hammer, A. M. Molenbroek, J. K. Norskov, and I. Stensgaard., Science. 279, 1913, 1998.
【45】P. M. Holmblad, J. H. Larsen, I. Chorkendorff, L. P. Nielsen, F. Besenbacher, I.
Stensgaard, B. Hammer, and J. K. Norskov., Catal. Lett. 40, 131, 1996.
【46】Y. H. Chin, D. L. King, H. S. Roh, Y. Wang, and S. M. Heald., J. Catal. 244, 153, 2006.
【47】L. Guczi, G. Stefler, and O. Geszti., Appl. Catal. A- Gen. 375, 236, 2010.
【48】 C. E. Daza, J. Gallego, F. Mondragon, S. Moreno, and R. Molina., Fuels , 89, 592, 2010.
【49】K. Kouachi, S. Menad, S. Tazkrit, and O. Cherifi., Stud. Surf. Sci. Catal. 138, 405, 2001.
【50】S. Xu, X. Yan, and X. Wang., Fuel , 85, 2243, 2006.
【51】D. K. Kim, K. Stoewe, F. Mueller, and W. F. Maier., J. Catal. 247, 101, 2007.
【52】P. Kumar, Y. Sun, and R. O. Idem., Energy Fuels, 21, 3113, 2007.
【53】N. Wang, W. Chu, T. Zhang, and X. Zhao., Int. J. Hydrogen Energy, 37, 19, 2012.
【54】李珠, 感應耦合電漿質譜儀技術及其在材料分析上的應用, 2002.
【55】賴珮珊, 感應耦合電漿質譜儀於水樣中砷與硒之物種分析以及魚肉樣品中有機錫物種分析之應用, 2003.
【56】Micromeritics, 比表面積測試原理, 2014.
【57】羅聖全,研發奈米科技的基本工具之一電子顯微鏡介紹── SEM
電子全文 Fulltext
本電子全文僅授權使用者為學術研究之目的,進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。請遵守中華民國著作權法之相關規定,切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送,以免觸法。
論文使用權限 Thesis access permission:自定論文開放時間 user define
開放時間 Available:
校內 Campus: 已公開 available
校外 Off-campus: 已公開 available


紙本論文 Printed copies
紙本論文的公開資訊在102學年度以後相對較為完整。如果需要查詢101學年度以前的紙本論文公開資訊,請聯繫圖資處紙本論文服務櫃台。如有不便之處敬請見諒。
開放時間 available 已公開 available

QR Code