二氧化碳加氢

摘要： 近年来,利用可再生能源分解水制氢进而开展二氧化碳资源化利用的研究引起了学术界和工业界的极大兴趣.科学层面上它暗合了自然光合作用的理念;应用层面上它把二氧化碳变废为宝,既可以得到人类必需的含碳化学品,又可以实现碳中和.甲醇被认为是二氧化碳资源化的最佳选择,可在动力、交通、化工等领域替代煤炭等传统化石能源,也是良好的载氢分子,还可作为基础原料生产烯烃、芳烃等大宗化学品.美国南加州大学Olah教授和中国科学院顾问施春风教授曾先后提出“甲醇经济”和“液态阳光”,系统阐述了上述理念.针对CO_(2)加氢制甲醇过程,开发高效的催化剂仍是当前亟需解决的关键技术.目前研究较多的铜基催化剂和氧化物催化剂存在转化率和选择性难以兼顾的问题,近期报道的钴基催化剂等又存在副产物甲烷较高的不足.本文报道了一种全新的Cd/TiO_(2)催化剂,其催化CO_(2)加氢的转化率达到15.8%,甲醇选择性达到81%,甲烷选择性控制在0.7%以下,是目前报道的综合性能最优的催化剂之一.实验发现,Cd在不同载体上催化性能差异极大,Cd/TiO_(2)表现出最佳催化性能,单一的Cd或TiO_(2)几乎没有活性,说明Cd和TiO_(2)产生了强烈的相互作用.TiO_(2)载体上Cd含量优化实验表明,随着Cd含量增加,CO_(2)加氢活性和甲醇选择性均呈现上升趋势,至3.5%含量时均达极大值;继续增加Cd含量时,活性和选择性略有下降.催化剂的结构表征结果表明,0.35%Cd/TiO_(2)催化剂中Cd主要以单位点形式存在,3.5%Cd/TiO_(2)催化剂中Cd主要以团簇形式存在,7%Cd/TiO_(2)催化剂中Cd则以单位点、团簇及纳米颗粒共存状态存在.X射线光电子能谱结果表明,0.35%Cd/TiO_(2)和3.5%Cd/TiO_(2)催化剂中单位点Cd和团簇Cd表现为+2价,而7%Cd/TiO_(2)催化剂中Cd表现为零价,这可能是因为7%Cd/TiO_(2)催化剂中Cd主要以金属颗粒形式存在.X射线精细结构衍射谱结果表明,Cd团簇除了与Cd单位点相同的Cd-O键外,还有少量Cd-Cd键,从而表现出独特的电子性能.原位红外实验表明,Cd/TiO_(2)催化剂上CO_(2)加氢经过HCOO*中间体生成甲醇,通过DFT计算发现,TiO_(2)负载Cd团簇模型上CO_(2)加氢生成甲醇的决速步能垒只有TiO_(2)负载单位点Cd模型上的一半,证明了TiO_(2)负载Cd团簇是催化反应的活性中心.

摘要： CO_(2)加氢制二甲醚(DME)是有潜力实现CO_(2)资源化利用的重要途径之一。与光、电催化相比,CO_(2)的非均相催化转化具有转化效率高等优点,但目前CO_(2)加氢一步制备DME催化剂的反应活性较低、稳定性较差。本文在简要介绍CO_(2)加氢一步制DME的铜基双功能催化剂、复合氧化物和氮化镓催化剂的基础上,重点总结了活性中心结构和反应机理的研究进展。对于铜基双功能催化剂,CO_(2)加氢经甲醇中间体合成DME,其中还原态铜(Cu^(0)、Cu^(+)及Cu^(δ+),0<δ<2)是其催化活性中心,且还原态铜的分散度及稳定性、固体酸的性质和酸性位分布以及两类活性中心的耦合效应是决定DME收率和催化剂稳定性的关键因素。与此相反,DME是氮化镓催化CO_(2)加氢的初级产物。这与铜基双功能催化剂有着本质区别,属新催化剂体系。在此基础上,文章对CO_(2)加氢制DME的可能研究方向进行了展望,认为“二甲醚经济”更具发展潜力。

摘要： 我国将力争于2060年前实现碳中和,而实现碳中和的根本途径是能源利用形式由化石能源向可再生能源转变。本文指出太阳燃料甲醇合成(又称“液态阳光”)是利用太阳能等可再生能源分解水制取绿氢,再将二氧化碳与绿氢结合转化为甲醇的综合性技术,它不仅可将再生能源存储在液体燃料甲醇中,还可解决重要领域如冶金、建材、化工中的刚性二氧化碳排放,是实现碳中和目标切实可行的技术路线和有力手段。本文就作者团队研究发展的液态阳光水分解制氢和二氧化碳加氢制甲醇技术进行总结,并对当前液态阳光技术的工业应用进行了介绍。

摘要： 高吸光催化剂对提高光热转换效率具有重要意义,阵列结构光热催化剂的陷光效应有助于增强光吸收并提高光热转换效率。但是,现有阵列基光热催化剂仍存在单位面积上活性金属负载量过低的不足,难以满足实际应用的需求。本研究发展了二氧化硅保护的MOFs热解策略,获得了单位辐照面积上活性金属质量可调、太阳光吸收效率超过90%的粉体钴等离激元超结构光热催化剂,通过时域有限差分法模拟计算证实其高吸光能力源于纳米颗粒的等离子杂化效应。相比阵列基等离子体超结构催化剂,该粉体结构的催化活性和稳定性显著增强,在相同催化条件下,二氧化碳转化率从0.9%提高到26.2%。本研究为非贵金属光热催化剂的实际应用奠定了基础。

摘要： 采用共沉淀法制备了一系列Mn掺杂的CuFeZnK催化剂,研究了Mn助剂对催化剂的结构及催化CO_(2)加氢制低碳醇合成性能的影响.结果表明,引入适量的Mn(质量分数2.1%)能有效提高低碳醇的选择性和时空收率(STY),在320°C和5 MPa的条件下,CO_(2)的转化率为29.4%,低碳醇选择性(CO-free)达到23.2%,时空收率达到41.1 mg·g_(cat)^(-1)·h^(-1),且低碳醇在总醇中的比例达到96.9%.利用X射线衍射(XRD)、N_(2)吸附-脱附实验、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和氢气程序升温还原(H_(2)-TPR)等手段对制得催化剂进行表征,结果表明,适量Mn可以起到结构助剂的作用,减小Cu颗粒尺寸的同时促进Fe_(5)C_(2)相的形成,从而构建丰富的Cu-Fe_(5)C_(2)活性界面,用于低碳醇合成.而过量的Mn反而会堵塞催化剂的孔道,覆盖活性位点,降低了催化性能.

摘要： 化石燃料的利用为人类社会带来了前所未有的繁荣和发展.然而,化石燃料燃烧引起的过量的二氧化碳(CO_(2))排放导致全球气候变化和海洋酸化;而且作为一种有限的资源,化石燃料的消耗将迫使人们寻找其它碳源以维持可持续的发展.利用可再生能源获取电能分解水制得的绿色氢气(H_(2))与捕集后的CO_(2)反应制成甲醇,不仅能有效利用工业废气中多余的CO_(2),还能获取清洁、可再生的甲醇化学品,该过程的技术核心是开发高效稳定的CO_(2)加氢制甲醇催化剂.本文综合评述了现有研究关注较多的多相催化CO_(2)加氢制甲醇催化剂的反应机理和构效关系,总结了目前多相催化CO_(2)加氢制甲醇催化剂(Cu基催化剂、贵金属与双金属催化剂、氧化物催化剂以及其它新型催化剂)的设计与合成方面的研究进展,最后对该领域所面临的机遇和挑战进行了展望.

摘要： 借助可再生能源获取电能分解水制得的氢气,将CO_(2)转化为大宗化学品和液体燃料,不仅能实现温室气体的减排,而且有助于解决对化石燃料的过度依赖以及可再生能源的存储等问题.目前,实现CO_(2)转化工业应用的最大障碍之一是缺乏高效稳定的催化剂.此外,将CO_(2)分子转化为更高附加值的C_(2+)(含有两个或两个以上碳原子的烃)产物比转化为简单的碳一分子产品更加困难.本文系统介绍了本课题组开发的CO_(2)加氢制甲醇、低碳烯烃、芳烃以及汽油与航空煤油馏分烃等高效多相催化剂的设计与合成思路,通过理论计算与实验研究相结合,深入探讨了这些催化剂的结构-性能关系、活性位点的性质和反应机制.期望进一步推动CO_(2)加氢制大宗化学品和液体燃料的多相催化剂的基础研究和工业应用.对于CO_(2)加氢制甲醇,传统催化剂面临活性不高、逆水煤气变换反应使得选择性偏低、副产物水易导致纳米颗粒烧结失活等问题,以高铜含量碱修饰水滑石材料为前驱体,创制了纳米限域结构铜基催化剂,在5000吨/年CO_(2)制甲醇装置上完成了该催化剂的工业测试;由于氧化铟(In_(2)O_(3))催化剂具有更高的甲醇选择性,近年来备受研究者广泛关注,本课题组研究表明In_(2)O_(3)在CO_(2)加氢反应中对晶相和暴露面的结构敏感性,并创制了一种主要暴露(104)面的六方相材料,当反应温度为360°C时仍有利于甲醇合成.基于反应耦合策略,在多功能催化剂上可以将CO_(2)加氢制甲醇与甲醇制烃类反应耦合,或者将RWGS与费托合成以及烯烃异构/环化/芳构反应耦合,由此可实现CO_(2)加氢直接合成各种C_(2+)产品.多功能催化剂开发过程中也面临着与CO_(2)加氢制甲醇反应类似的问题,但反应网络更加复杂.本文阐明了不同功能组分的结构与物化性质以及不同组分的耦合方式对催化剂上CO_(2)加氢反应性能的影响规律与影响机制,并揭示了不同耦合反应的中间物种的演化与反应机制.另外,对该领域未来重要的研究方向与各类催化剂的工业应用前景也进行了讨论,以期为更高效催化剂的开发提供新的思路和策略,并加深对CO_(2)加氢反应网络的理解.

摘要： 近年来,二氧化碳(CO_(2))的捕获与利用受到广泛关注,尤其CO_(2)加氢直接制轻质芳烃(如苯、甲苯和二甲苯等)已被当作一条具有潜力的化学品生产路线,但有效调控芳烃产物分布及提高目标芳烃选择性仍是一个巨大的挑战。在此,本研究提供了一种由铜改性铁基催化剂耦合链状ZSM-5分子筛组成的双功能催化剂用于CO_(2)加氢一步高效制备轻质芳烃。采用了XRD、SEM、TEM、ICP-AES、Py-FTIR和N_(2)吸附-脱附等表征手段对双功能催化剂组分进行了分析,研究了分子筛酸密度和长径比(即b轴/a轴)对芳烃选择性及分布的影响。结果表明,具有高酸密度及适当长径比的链状ZSM-5分子筛能促进产物的C−C偶联并抑制CH_(4)的生成,从而有效提高芳烃的选择性及甲苯的时空收率(STY)。

摘要： 利用稻谷壳提供唯一硅源并作为硬模板制备了多孔型层状硅酸盐材料,通过原位还原技术还原层状硅酸盐中的过渡金属离子制得过渡金属基催化剂用于CO_(2)加氢反应。采用扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、氮气物理吸附、X射线荧光光谱仪(XRF)、热重分析(TGA)和氢气程序升温还原(H2-TPR)等对稻谷壳模板和所制备的层状硅酸盐催化剂进行了表征。结果表明:利用稻谷壳提供唯一硅源,在水热条件下与单一或混合过渡金属离子成功制得了层状过渡金属硅酸盐材料,制得的层状硅酸盐材料保留了稻谷壳的多层次空间结构。CO_(2)程序升温脱附(CO_(2)-TPD)验证了稻谷壳中的微量碱性金属(K和Ca)能够自掺杂硅酸盐材料,促进其对CO_(2)的吸附。此外,所制备的过渡金属催化剂均能有效催化CO_(2)加氢反应,其中层状硅酸镍的催化活性最高。采用原位红外表征技术探究了层状硅酸镍催化CO_(2)加氢的中间物种信息。结果表明,甲酸盐中间体(HCOO^(*))是生成CO和CH4产物的关键物种。

摘要： 随着社会工业化的进步,大气中CO_(2)浓度在逐渐增加。逆水煤气变换(RWGS)反应被认为是CO_(2)循环再生的有效途径,催化剂对反应的进行起到了决定性的作用。通过使用催化剂将CO_(2)先转化成C_(1)物质,以备后续的合成。概述了非贵金属在催化反应的性能评价,重点分析和讨论了铜基、铁基、镍基、钴基催化剂对逆水煤气变换反应的影响,为制备合适的催化剂提供方案和选择。

摘要： 我国石油资源的日趋紧缺，而工业氢能源却大量浪费，利用二氧化碳加氢合成甲醇，为解决这些问题提供了新的思路。本文通过热力学计算分析了二氧化碳加氢及二氧化碳掺混一氧化碳加氢合成甲醇的过程，并采用本实验室自行研发的甲醇合成催化剂（CD403），对利用固定床反应器合成甲醇进行了初步的实验研究。热力学计算结果表明：相同反应条件和掺混比率时，与二氧化碳加氢合成相比，二氧化碳掺混一氧化碳加氢合成具有更高的二氧化碳平衡转化率。实验结果表明：二氧化碳加氢催化反应过程存在一个最佳反应温度区，约在240-250 摄氏度之间，在该温度区内得到的时空产率最高；在一定范围内，空速越高，时空产率越高；掺混一氧化碳的比例存在一个最佳的比例区。热力学计算及大量实验所得到的基础数据，为研究开发先进高效的工艺技术打下了良好的基础。

摘要： 采用尿素燃烧法制备了一系列La2O3 掺杂的CuO-ZrO2 催化剂。考察了La2O3 掺杂对催化剂物化性能和二氧化碳加氢合成甲醇催化性能的影响。结果表明La2O3的引入提高了CuO的分散度，同时增加了CO2在催化剂上的吸附量。随着La2O3 含量的增加，CO2的转化率呈现火山形的变化趋势，而甲醇的选择性单调增加。当La2O3的含量为5%时，甲醇的收率达到最大值。

摘要： 该文采用金属蒸气合成法（ＭＶＳ）制备了超微细铁钴合金催化剂，用于二氧化碳常压加氢，并对比了共沉淀法所得催化剂的反应性能。与共沉淀法所得催化剂比较，ＭＶＳ法制得的催化剂具有二氧化碳转化率高、总烃收率高的特点。

摘要： CO是一种温室气体其含量增加必然会带来全球的气温升高,造成生态突难本文研究CO资源化化学转化中的O活化,CO分解及CO加氢技术.

摘要： CO是一种温室气体其含量增加必然会带来全球的气温升高,造成生态突难本文研究CO资源化化学转化中的O活化,CO分解及CO加氢技术.

摘要： CO是一种温室气体其含量增加必然会带来全球的气温升高,造成生态突难本文研究CO资源化化学转化中的O活化,CO分解及CO加氢技术.

摘要： CO是一种温室气体其含量增加必然会带来全球的气温升高,造成生态突难本文研究CO资源化化学转化中的O活化,CO分解及CO加氢技术.

摘要： CO是一种温室气体其含量增加必然会带来全球的气温升高,造成生态突难本文研究CO资源化化学转化中的O活化,CO分解及CO加氢技术.

摘要： 本发明涉及能够大幅度提高二氧化碳的吸收量至接近理论值的二氧化碳吸收材料、该二氧化碳吸收材料的制造方法、和使用该二氧化碳吸收材料的二氧化碳吸收方法与二氧化碳吸收装置。本发明的二氧化碳吸收材料含有钛酸锂，该钛酸锂含有70摩尔％以上的Li

摘要： 本发明提供了一种二氧化碳吸附剂、二氧化碳吸附塔及二氧化碳回收系统，涉及气体吸附技术领域，其中，二氧化碳吸附剂主要由以下质量份数的原料制成：氧化铝15‑20份，氧化硅15‑20份，方沸石10‑15份，钙沸石10‑15份，碳纳米管10‑15份，碳分子筛10‑15份，碱金属化合物10‑20份，缓解了现有的固体二氧化碳吸附剂吸附能力差，再生难度高，无法满足水泥工业二氧化碳回收利用需要的技术问题，达到了不仅能够快速吸附大量二氧化碳，满足水泥工业二氧化碳回收利用的需要，而且在吸附过程中无有毒有害物质排放，能够有效促进环境与社会的和谐发展的技术效果。

摘要： 本发明的目的在于提供一种能用于从高分压至低分压、特别是1kPa以下的二氧化碳的分离的二氧化碳分离膜用离子液体组合物、及保持有该组合物的二氧化碳分离膜、以及具备该二氧化碳分离膜的二氧化碳的浓缩装置，其中，通过使用将在阳离子中具有一个以上伯氨基或仲氨基、以及乙二胺或丙二胺骨架的铵的离子液体(I)与阳离子中不具有伯氨基或仲氨基、阴离子为含氧酸阴离子的离子液体(II)组合而成的离子液体组合物，能提高二氧化碳分离膜的CO2的透过性和CO2选择率，能选择性地分离回收从高分压至1kPa以下低分压的二氧化碳。

摘要： 本发明涉及一种制备用于如下高温方法的催化剂的方法：(i)二氧化碳氢化、(ii)组合高温二氧化碳氢化和重整和/或(iii)含烃化合物和/或二氧化碳的重整；以及本发明催化剂的用途，其用于烃(优选甲烷)和/或二氧化碳的重整和/或氢化。为了制备该催化剂，使铝源与含钇金属盐溶液接触，干燥并煅烧，所述铝源优选包含水溶性前体源。除钇物质以外，所述金属盐溶液还包含至少一种选自钴、铜、镍、铁和锌的元素。

摘要： 本发明涉及能够大幅度提高二氧化碳的吸收量至接近理论值的二氧化碳吸收材料、该二氧化碳吸收材料的制造方法、和使用该二氧化碳吸收材料的二氧化碳吸收方法与二氧化碳吸收装置。本发明的二氧化碳吸收材料含有钛酸锂，该钛酸锂含有70摩尔％以上的Li

摘要： 本发明提供一种新的二氧化碳的固定方法。本发明的固定方法包括使含有氢氧化钠且还含有第2族元素的氯化物和二价金属元素的氯化物中的至少一种的混合液与含有二氧化碳的气体接触的接触步骤，在所述接触步骤中，通过将所述气体送入所述混合液中，使所述混合液与所述气体接触，在所述混合液中的所述氢氧化钠的浓度为0.01N以上0.2N以下，在所述接触步骤中，所述送入是通过电动机驱动的泵进行的，并且利用通过太阳能发电产生的电力进行所述电动机驱动。

摘要： 本发明提供一种新的二氧化碳的固定方法。本发明的二氧化碳的固定方法包括第一接触步骤和第二接触步骤，在所述第一接触步骤中，使含有氢氧化钠的溶液与含有二氧化碳的气体接触，在所述第二接触步骤中，在第一接触步骤之后，在所述溶液中添加第2族元素的氯化物和二价金属元素的氯化物中的至少一种。

摘要： 本发明提供一种新的二氧化碳的固定方法。本发明的固定方法包括使含有氢氧化钠且还含有第2族元素的氯化物和二价金属元素的氯化物中的至少一种的混合液与含有二氧化碳的气体接触的接触步骤，在所述接触步骤中，通过将所述气体送入所述混合液中，使所述混合液与所述气体接触。

摘要： 本发明提供一种新的二氧化碳的固定方法。本发明的二氧化碳的固定方法包括接触步骤和电解步骤，在所述接触步骤中，将含有氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种且还含有第2族元素的氯化物和二价金属元素的氯化物中的至少一种的混合液与含有二氧化碳的气体接触，在所述电解步骤中，通过电解所述接触后的所述混合液作为电解后混合液，在所述接触步骤中，将所述电解后混合液作为所述混合液再利用。

摘要： 本发明提供一种新的二氧化碳的固定方法。本发明的二氧化碳的固定方法包括使含有氢氧化钠且还含有第2族元素的氯化物和二价金属元素的氯化物中的至少一种的混合液与含有二氧化碳的气体接触的接触步骤。