《生物油模型化合物苯甲醚的电催化水蒸气重整制氢研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物油模型化合物苯甲醚的电催化水蒸气重整制氢研究（76页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、l9l9127 中国科学技术大学 硕士学位论文 生物油模型化合物苯甲醚的电催化 重整制氢的研究 作者姓名： 学科专业： 导师姓名： 完成时间： 熊佳星 物理化学 李全新教授 二O o 年五月二十日 l 硷 忏一 = 呷I F t ? c t - t _ 3 7 , ；每 U n i v e r s i t yo f S c i e n c ea n dT e c h n o l o g yo fC h i n a Ad i s s e r t a t i o nf o rm a s t e r ，Sd e g r e e E f f e c t so fc ur r e n tu p o n
2、e l e c t r o c h e mi c a lc a t a l y t i cr e f o r m in g a n dd e c o m p o s i t i o no f anIsodimI e 一一 。1 。 中国科学技术大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成 果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写 过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确 的说明。 作者签名：签字日期： 2 , J 1 0 ，1 2 - 中国科学技术大学学位论文授权使用声明 作为申请学位的条
3、件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥 有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交 论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入中国学 位论文全文数据库等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 口公开口保密(年) 作者签名：鱼盈室 签字日期： 加，点，2 导师签名： 签字日期： 必口，二6 摘要 摘要 作为一种新兴的能源替代品，生物质能源具有环保、存量大、能再生等优势， 其制氢技术也是目前最被看好的制氢途径之一。虽
4、然具有异常美好的前景，但由 于这项技术目前存在诸如需要提升产氢率和能量效率、减轻成本负担并改善催化 剂失活等问题，只有完善了着许多不足才能稳健地走向商业化。本文应用电流催 化水蒸气重整制氢方法进行了N i C u Z n A 1 2 0 3 催化生物质制氢的相关研究：( 1 ) 选用苯甲醚作为生物油的模型化合物，研究了以其为典型的芳香族催化重整过程 与电催化重整反应特性，并且与乙醇、乙酸和轻质生物油的重整反应进行了比较， 探讨了它们之间的差异。( 2 ) 研究了苯甲醚催化裂解反应，对苯甲醚的裂解反 应通道进行了讨论；( 3 ) 结合获得的重整反应和裂解反应的结果，催化剂表征， 探讨了电催化重整
5、反应机理。具体结果如下： 一、苯甲醚电催化水蒸气重整制氢 本实验采用共沉淀法，制备了N i C u Z n A 1 2 0 3 催化剂，并研究了重整温度、 电流等因素对苯甲醚转化率、氢产率以及各类产物分布造成的影响。结果发现， 电流明显提升了氢产率、碳转化率并影响了各类产物分布。在7 0 0 。C 和4 A 的条 件下，实验获得了最高的碳转化率、氢产率，分别为9 8 2 6 和8 8 6 9 。 生物油轻质组分及其模型化合物乙醇、H A c 的重整被用于与苯甲醚进行比 较，发现苯甲醚由于其分子中苯环的存在，相较于其他反应物，其更难进行重整 反应。另外，计算得到的苯甲醚的水蒸气重整反应表观活化能
6、也明显高于其他模 型反应物。 二、苯甲醚催化解离机理 对文献报道的不同温度范围下苯甲醚的解离通道进行分析发现：低温情况 下，苯甲醚首先是通过连续的质子迁移反应生成了等量的苯、苯酚、C H 4 和一氧 化碳；高温情况下，苯甲醚更倾向于第一步裂解生成苯氧基和C H 3 1 2 4 。基于 获得的苯甲醚热裂解反应的实验结果，本论文进一步探讨了苯甲醚催化裂解的机 理，并对不同温度范围下的反应趋势进行了分析。 三、电催化促进重整机理 为了使实验结果原理更加明晰，我们采用了X R D 等表征方法，对经不同处 理工艺的N i C u Z n A 1 2 0 3 催化剂的微观结构等变化进行了研究，结合实验结果
7、讨 I I A b s t r a c t A b s t r a c t B i o m a s si sac l e a na n dr e n e w a b l ee n e r g yr e s o u r c e ，a n dh y d r o g e np r o d u c t i o nf r o m b i o m a s s ，w h i c hi so n eo ft h em o s tp r o m i s i n go p t i o n s ，i se x t e n s i v e l yi n v e s t i g a t e di n t h er e
8、c e n ty e a r s H o w e v e r ，t h e r ea r es e v e r a lp r o b l e m ss u c ha sl o wh y d r o g e ny i e l da n d e n e r g ye f f i c i e n c y ，h i g hh y d r o g e np r o d u c t i o nc o s ta n dt h ed e a c t i v a t i o no ft h ec a t a l y s t i nt h ew a yo fh y d r o g e np r o d u c t
9、 i o nf r o mb i o m a s s F o c u s e do nt h e s ep r o b l e m s ，a n e f f i c i e n tr e f o r m i n ga p p r o a c hf o rp r o d u c t i o no fh y d r o g e nb yu s i n gt h ee l e c t r o c h e m i c a l c a t a l y t i cr e f o r m i n gm e t h o dw a sp r o p o s e di nt h er e f o r m i n
10、go fa n i s o l ew h i c h i sam o d e l c o m p o u n do fb i o o i l T h em a i nr e s u l t sa r e ：( 1 ) a n i s o l ei se m p l o y e da s am o d e l c o m p o u n do fb i o o i lt oi n v e s t i g a t et h ec h a r a c t e r so fa r o m a t i cc a t a l y t i cr e f o r m i n ga n d e l e c t
11、r o c h e m i c a lr e f o r m i n g ，( 2 ) i n v e s t i g a t e dt h ed e c o m p o s i t i o np a t h w a y so fa n i s o l e a n df u r t h e rd i s c u s s e dt h ec a t a l y t i cr e f o r m i n gm e c h a n i s m ，( 3 ) t h em e c h a n i s mo f p r o m o t i o ns y m p t o mo fe l e c t r o
12、 c h e m i c a lc a t a l y t i cr e f o r m i n gi sd i s c u s s e db a s i n go n t h e X R Dr e s u l t sa n de x p e r i m e n tr e p o r to fa n i s o l er e f o r m i n ga n dd e c o m p o s i t i o n T h e d e t a i l so ft h ei n v e s t i g a t i o na r el i s t e da sf o l l o w s ： ( 1 )
13、 E f f i c i e n th y d r o g e np r o d u c t i o nv i ae l e c t r o c h e m i c a lc a t a l y t i cr e f o r m i n go f a n i s o l e I nt h i sw o r k ，w es t u d i e dt h ee f f e c to ft e m p e r a t u r e sa n dc u r r e n to nt h ec a r b o n c o n v e r s i o n ，h y d r o g e ny i e l da
14、n d d i f f e r e n tg a s e o u sp r o d u c t ss e l e c t i v i t yo fa n i s o l e r e f o r m i n g o v e rt h eN i C u Z n - A 1 2 0 3 5 】c a t a l y s t I tW a so b s e r v e dt h a tt h ea n i s o l e c o n v e r s i o na n dh y d r o g e ny i e l dw e r er e m a r k a b l ye n h a n c e db
15、yt h ec u r r e n t T h e m a x i m u mc a r b o nc o n v e r s i o na n dh y d r o g e ny i e l dw a sg o ta t7 0 0o Ca n d4 Aa s9 8 2 6 a n d8 8 6 9 M o r e o v e r ，t h ep r o d u c t sc o m p o s i t i o nw a sa l s oi n f l u e n c e db yt h ec u r r e n t T h es e l e c t i v i t yo fH Ea n dC
16、 Oi n c r e a s e dw i t ht h ec u r r e n tr i s i n g ，a c c o m p a n i e db yt h e d e c r e a s eo ft h es e l e c t i v i t yo fC 0 2a n dC H 4 6 】 S m a l l p o r t i o n o fb i o o i l ，C H 3 C H 2 0 Ha n dC H 3 C H O O Hw e r ee m p l o y e d f o r c o m p a r i s o ni nt h et e m p e r a t u r er a n g eo f3 0 0 - 7 0 0 。C ，u s i n gc o m m o ns t e a mr e f o r m i n g m e t h o d I tw a sf o u n dt h a ta n
