文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
铝基Pd与Ni催化剂生物质气催化燃烧的实验研究
姓名:秦晓楠
申请学位级别:硕士
专业:热能工程
指导教师:孙路石;胡松
20090501
华中科技大学硕士学位论文
摘要
生物质能具有可再生、CO2 零排放与储量丰富优点,是替代化石燃料很好的可再
生能源。生物质气的组分比较复杂,深入研究不同混合组分之间的催化性能的影响是
非常有必要的。生物质中的燃料 N 气化过程中生成 600–4000 ppm 的氨,燃烧过程在
富氧条件下进行时,NH3 易氧化生成 NO、NO2、N2O,成燃料型 NOX 排放。深入研
究催化燃烧反应机理,开发具有良好低温起燃活性同时减少污染物的生成的催化剂是
催化燃烧的关键问题之一。
本文以高比表面积γ-Al2O3 作为载体制备了 Ni/Al2O3 系列催化剂,并以 CeO2 作为
助剂改性γ-Al2O3 载体,采用浸渍法制备了 Pd/CeO2/Al2O3 、Ni/ 系列
催化剂,以生物质气体燃料为研究对象,从负载量、表征分析、催化活性、NH3 转化
性能等方面进行了研究。
通过 XRD、BET 等方法对三种催化剂进行了表征分析。研究发现:不同 Ni 负载
量 Ni/Al2O3 系列催化剂衍射峰主要以 NiO 和γAl2O3 为主;Pd/CeO2/Al2O3 催化剂随着
CeO2 的负载量的增加 CeO2 的衍射峰得到增强; Ni/ 催化剂中主要以
γAl2O3、CeO2 晶相为主,62°左右出现微弱的 NiO 晶相的衍射峰。
通过对三种催化剂进行活性测试实验,发现:对生物质气体燃料,催化剂明显降
低了 CO、H2 和 CH4 的起燃和转化温度,表现出了良好的催化活性。单一气体:起燃
顺序为 H2> CO > CH4。这是由气体的活化能大小决定。多组分燃料气体:起燃顺序均
为为 CO>H2> CH4。多组分燃料气体起燃呈现出和单一组分燃料完全不同的特点,是
因为多组分气体燃料与氧气在催化剂表面活性位上的竞争。
通过考察催化剂在不同空燃比、不同气体组分对生物气体燃料中 NH3 的转化性能
影响,结果表明:随着空燃比增加,NH3 的转化产物 NO 生成量增加;富氧条件下,
催化剂均可将 NH3 完全转化;贫氧条件下,对比三种催化剂:Pd/CeO2/Al2O3 对 NH3
转化性能最好,并且在 CO/ H2 /NH3、CO/NH3 气氛下基本没有 NOX 的生成。

关键词:催化燃烧生物质气化气钯二氧化铈镍氨
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Biogas is viewed as a promising alternative for fossil fuels and bustion of
gasified biomass attracts intensive research interest. Since gasified biomass mainly consists
of CO, CH4, and H2,further in-depth understanding of the catalytic reaction characteristics
of multi-fuels would be an important , a major problem with biogas is that it
alsocontains significant quantities of NH3 (600–4000 ppm) produced from biogenic
nitrogen. This NH3 is a particular challenge since bustion in a conventional burner
resultsin the formation of significant amounts of environmentally harmful nitrogen oxides
(NOx). The key problem of bustion is how to lucubrate the reaction
mechanism and prepare the catalysts own low ignition temperature and reducing pollutants
generation.
The loaded Ni catalysts and the Ni catalysts