doi:10.6043/j.issn.0438-0479.201811009 氨辅助浸渍法制备抗烧结Ni/SiO 2催化剂 及其甲烷二氧化碳重整反应的性能 万吉纯，朱孔涛，翁维正*，楚沙沙，郑燕萍，黄传敬，万惠霖 （厦门大学化学化工学院，固体表面物理化学国家重点实验室，醇醚酯化工清洁生产国家 工程实验室，福建 厦门 361005） 摘要：以硝酸镍为前驱盐，商品SiO 2为载体，采用氨水辅助浸渍法通过改变n (NH 3)/n (Ni)制备了系列Ni/SiO 2催化剂，并将其应用于甲烷二氧化碳重整（DRM ）制合成气反应，实验结果表明：在浸渍过程中加入氨水可显著改善Ni/SiO 2的DRM 反应活性、稳定性和抗积碳性。进一步的表征结果表明，随着氨水添加量的增加，催化剂活性相分散度提高，当n (NH 3)/n (Ni) ≥ 6 后，经800 ℃焙烧后催化剂上NiO 物种的平均粒径小于5 nm 。通过改变氨水，SiO 2，前驱盐的浸渍顺序发现只有用硝酸镍与一定浓度的氨水配成的混合溶液浸渍SiO 2才能获得具有良好分散度的Ni/SiO 2催化剂。氨水与Ni 形成镍氨络合物能够避免在浸渍过程中生成Ni(OH)2沉淀，进而有利于Ni 物种在SiO 2表面的均匀分散。氨水所形成的碱性环境还可使载体表面Si-O 物种部分溶解或“软化”，进而促进Ni 物种与载体表面Si-O 物种的相互作用，在后续的焙烧过程中生成与SiO 2具有较强相互作用的镍物种以及表面镍硅酸盐物种。这些物种具有良好的抗烧结性能，可防止Ni 物种在高温下团聚并在600 ℃以上通H 2还原后得到分散性良好且具有较强抗烧结性能的的金属Ni 颗粒。 关键词： Ni/SiO 2；氨水辅助浸渍；抗烧结；镍硅酸盐；甲烷二氧化碳重整 中图分类号：O 643.36+1 文献标志码： A 甲烷二氧化碳重整（DRM ）制合成气反应是利用甲烷和二氧化碳这两种重要的含碳资源的一个有效途径，对缓解能源危机，减轻温室气体排放等具有重要意义[1-2]。目前用于DRM 反应的催化剂主要有3类，其中，负载型贵金属催化剂虽然催化活性高，稳定性好但是价格昂贵[3-6]；金属硫化物或氧化物等虽然价格低廉但是常压下相比于Ni 基催化剂反应速率更慢且易于失活[7-8]，需要在高压下反应；负载型非贵金属催化剂，尤其是Ni 基催化剂价格便宜，催化活性高，但在反应条件下容易发生烧结和积碳，导致催化剂失活[9-10]。如果能够解决厦门大学学报（自然科学版）
（2008年江苏卷）18．（10分）“温室效应”是全球关注的环境问题之一。CO 2是目前大气 中含量最高的一种温室气体。因此，控制和治理CO 2是解决温室效应的有效途径。 ⑴下列措施中，有利于降低大气中CO 2浓度的有： 。（填字母） a ．减少化石燃料的使用 b ．植树造林，增大植被面积 c ．采用节能技术 d ．利用太阳能、风能 ⑵将CO 2转化成有机物可有效实现碳循环。CO 2转化成有机物的例子很多，如： a ．6CO 2 + 6H 2O 光合作用 C 6H 12O 6 +6O 2 b ．CO 2 + 3H 2 催化剂△CH 3OH +H 2O c ．CO 2 + CH 4 催化剂△ CH 3COOH d ．2CO 2 + 6H 2 催化剂△ CH 2==CH 2 + 4H 2O 以上反应中，最节能的是 ，原子利用率最高的是 。 ⑶文献报道某课题组利用CO 2催化氢化制甲烷的研究过程如下： 反应结束后，气体中检测到CH 4和H 2，滤液中检测到HCOOH ，固体中检测到镍粉和Fe 3O 4。CH 4、HCOOH 、H 2的产量和镍粉用量的关系如下图所示（仅改变镍粉用量，其他条件不变）：研究人员根据实验结果得出结论： HCOOH 是CO 2转化为CH 4的中间体， 即：CO 2 Ⅰ HCOOH Ⅱ CH 4 ①写出产生H 2的反应方程式 。 ②由图可知，镍粉是 。（填字母） a ．反应Ⅰ的催化剂 b ．反应Ⅱ的催化剂 c ．反应Ⅰ、Ⅱ的催化剂 d ．不是催化剂 ③当镍粉用量从1mmol 增加到10mmol ，反应速率的变化情况是 。（填字母） a ．反应Ⅰ的速率增加，反应Ⅱ的速率不变 b ．反应Ⅰ的速率不变，反应Ⅱ的速率增加 c ．反应ⅠⅡ的速率均不变 d ．反应ⅠⅡ的速率均增加，且反应Ⅰ的速率增加得快 e ．反应ⅠⅡ的速率均增加，且反应Ⅱ的速率增加得快 f ．反应Ⅰ的速率减小，反应Ⅱ的速率增加 18．⑴abcd ⑵a c ⑶①3Fe +4H 2O 300℃ Fe 3O 4+2H 2 ②c ③e
CJR4/5 型甲烷二氧化碳测定器 使用说明书 上海高致精密仪器有限公司 警告： 1、维修时不得改变本安电路和与本安电路有关的元器件的电气参数﹑规格和 型号！ 2、不得随意与其它未经联检的设备连接！ 3、不得随意更改甲烷催化元器件生产厂家及型号、规格！ 4、报警仪要由专人维护使用，初次使用应完整阅读使用说明书！ 5、按规定的时间期限对报警仪进行零点、精度调节，如没有超差，可继续使 用！ 6、要定期清扫报警仪；对于煤尘比较大，空气比较潮湿地点使用的报警仪要 经常检查报警仪气室内的粉末冶金过滤罩，当积累较多粉尘时，应换上干净的粉末冶金过滤罩；并将换下器件拿到地面进行清洗，以便下次使用！
仪器使用注意事项 （1）本仪器防护等级IP54，可以使用于较为阴暗、潮湿、粉尘等场所，但应避免强外力的猛烈撞击和挤压。 （2）仪器充电应在地面安全区域。 （3）仪器检修时不得随意更改产品元器件的参数、规格及型号。 （4）仪器使用时必须佩带动物皮套。 （5）仪器更换的催化元件应符合AQ6202-2006 的要求。 保管和维修 （1）仪器应有专人保管，并建立登记制度，将使用情况一一记录在案。 （2）仪器长期不用，应放于通风干燥处储存。 （3）禁止随意拆卸仪器，维修工作应由经过专门培训的专业人员担任。 仪器可能出现的现象或故障及可能原因
前言：本说明书为北京卓安恒瑞科技有限公司生产的CJR4/5 型甲烷二氧化碳测定器（以下简称仪器）使用说明书。使用本仪器前请详细阅读本说明书。 1 防爆型式和型号及含义 1.1 测定器防爆型式为矿用本质安全兼隔爆型，防爆标志为“ExdibⅠ Mb”。 1.2 由国家检验机构统一归口编制型号： C J R 4 / 5 1.3 外形尺寸及重量二氧化碳测量范围：0~5.00% CO2 甲烷测量范围：0~4.00%CH4 测定对象：二氧化碳测定对象：甲烷产品类型代号：测定器 1.3.1 外形尺寸：113.5mm×60.7mm×30mm 1.3.2 重量： 220g 1.3.3 外壳材质：ABS 工程塑料。 2. 用途 CJR4/5 型甲烷二氧化碳测定器适用于煤矿井下、巷道等处连续监测环境中甲烷（瓦斯）和二氧化碳浓度。当甲烷浓度超限或二氧化碳浓度低于某一设定值时，能自动发出声、光报警。可供相关工作人员、管理人员、专业人员、流动工作人员、煤矿通防人员等随身携带使用，也可供上述场所固定使用。 仪器防爆型式为矿用本安兼隔爆型，防爆标志为ExibdI。在具有甲烷爆炸性危险的煤矿井下： a）温度：0～40℃；b）湿 度：≤98％(25℃)；c）大气 压力：80～116kPa；d）风 速：0～8m／s； e）贮存温度为-40～+60℃。 f）在具有爆炸性气体混合物的危险场所。 警示：当仪器使用环境条件超出上述使用条件时，可能会造成仪器误差增大。3. 测量原理 甲烷测量原理：甲烷可燃性气体检测采用热催化型高性能传感器组成惠斯顿电桥，测量臂由载体催 化元件（俗称黑元件）和纯载元件（俗称白元件）组成，辅助臂由金属膜电阻和电位器组成，稳压电路为电桥提供稳定的电压：在新鲜空气中桥路处于平衡状态，在被测气体中，甲烷在黑元件表面发生催化反映（无焰燃烧），使黑元件温度增高，电阻增大，桥路失去平衡，从而输出一个电位差，该电位差在一定范围内其大小与甲烷浓度成正比。此信号进入微处理器经过内部A/D 转换、数据处理、滤波之后直接驱动发光数码管显示出被测甲烷的浓度，并给出声光报警、电池检测等。
氩甲烷混合气体性质 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
氩甲烷混合气气体技术说明书 10% 甲烷/氩气混合气 化学名称：甲烷/氩气混合气 代名词: P-10 混合气, 核计数气体分子式：甲烷– CH 4 氩气– Ar 生产商：广州市谱源气体有限公司 产品信息(查询电话) ： 含 10% 甲烷的氩气 CAS 号码: 甲烷：74－82－8 氩气：7440－37－1 暴露极限: 甲烷/氩气 OSHA: PEL-TWA 未建立 ACGIH: TLV-TWA 简单窒息剂 NIOSH ： IDLH 未建立 紧急情况综述 本产品是一种无毒、无色、无嗅不可燃的以一定压力储存于钢瓶中的压缩气体。当空气中甲烷/氩气混合气含量过高而使空气中氧含量低于%时, 会导致快速窒息。营救人员需配备自给式呼吸器(SCBA) 。 紧急联系电话 急性潜在健康影响 暴露途径： MSDS # 1071 10% 甲烷/氩气混合气 2/7 Pub # 320-803 眼睛接触：无不良影响。 摄入：不适用 吸入：本产品无毒，但可以臵换出空气中的氧气而引起窒息。暴露于含氧量不足(在%以下) 的空气中可能引起眩晕，疲倦，恶心，呕吐，唾液过多，反应迟 钝，失去知觉甚至死亡。暴露于氧含量小于12%的空气中，将会无任何先兆地失去知觉，失去自我救护的能力。 皮肤接触：无不良影响。 多次暴露的潜在健康影响： 侵入路径：吸入 损害器官：无 症状：无 过多暴露造成的病情恶化：无 致癌性：未被 NTP 、 OSHA Subpart Z 及 IARC列为致癌物及潜在致癌物 眼接触：不适用 摄入：不适用 吸入：将其移到空气清新处，若停止呼吸，采用人工呼吸，若呼吸困难，则输氧，并迅速进行医务处理。 皮肤接触：不适用 医生须知：无 闪点：自燃温度：燃烧极限：不适用不适用不适用 灭火剂：甲烷/氩气混合气不可燃，也不助
甲烷的结构与性质 高考频度：★★☆☆☆难易程度：★★☆☆☆ 典例在线 下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是 A．甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1，混合发生取代反应只生成CH3Cl B．甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中CH3Cl最多 C．甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物 D．1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯气 【参考答案】C 【试题解析】甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步，四种有机物都会产生，故得不到纯净的CH3Cl，A错误，C正确；甲烷与氯气的反应中每取代1 mol氢原子，消耗1 mol 氯气，生成1 mol HCl，故产物中HCl最多，B错误；1 mol甲烷生成CCl4最多消耗4 mol氯气，D错误。 解题必备 （1）点燃甲烷前，必须检验其纯度。 （2）甲烷与氯气发生取代反应的特点：①反应条件为光照，在室温或暗处，二者均不发生反应，也不能用阳光直射，否则会发生爆炸；②反应物必须用卤素单质，甲烷与卤素单质的水溶液不反应；③该反应是连锁反应，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，因此产物是五种物质的混合物，其中HCl的量最多；④1 mol氢原子被取代，消耗1 mol Cl2，同时生成1 mol HCl，即参加反应的Cl有一半进入有机产物中，另一半进入HCl。 （3）存在和用途 ①甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。 ②天然气是一种高效、低耗、污染小的清洁能源，还是一种重要的化工原料。 甲烷在光照条件下与氯气反应生成的4种取代产物的比较： 分子结构CCl4是正四面体，其他均为四面体但不是正四面体 俗名CHCl3：氯仿，CCl4：四氯化碳 状态常温下，CH3Cl是气体，其他均为液体 溶解性均不溶于水，CHCl3和CCl4是工业上重要的溶剂
钒渣多元素的测定—波长色散X射线荧光光谱法（熔铸玻璃 片法）实验报告 前言 钒渣是冶炼和制取钒合金和金属钒的原料，其各成分的含量对于钒渣的价值和冶炼十分关键。目前钒渣的系列检测标准YB/T 547.1~547.4分别测定钒渣中V2O5、SiO2、CaO、P[1-5]，在企业生产中，除需要对上述元素准确分析外，通常还需要对钒渣中MgO、Al2O3、MnO、TiO2、Cr2O3等元素进行分析。钒渣的系列检测标准YB/T 547.1~547.4分析步骤繁多、分析时间较长、消除干扰措施复杂、且只能同时测定一个元素。Ｘ射线荧光光谱法具有试样处理相对简单、多元素同时测定、重现性好和精密度高等优点[6-9]。为了进一步丰富钒渣的标准检测分析体系，适应现代快速生产管理要求，同时对钒渣中其他元素的测定进行补充，有必要针对钒渣研究并建立Ｘ射线荧光光谱法。 采用Ｘ射线荧光光谱法测定钒渣，可采取粉末压片法和熔融玻璃片法两种方式。采用粉末压片法，制样简便、快速，但无法消除样品粒度效应、矿物效应、增强效应等影响，主成份很难准确测定。采用玻璃片熔融法，由于稀释了元素浓度、增大了样品表面的平整度、破坏了样品中的矿物结构形成了统一均匀的结构，所以相应的减少了粒度效应、矿物效应和增强效应，因此可以用于钒渣样品中多元素的测定。 国内期刊中关于钒渣X荧光分析的应用也有报道[6-9]，但对钒渣的X射线荧光光谱法测定没有统一的方法。本方法标准在制定中有许多问题尚待确定，试验研究的主要问题是：第一，制定一个简单实用样品制备方法。第二，选择合适的分析条件和分析方式，选择适宜的校准方法。本试验内容将从上述方面进行探讨，确保分析准确性，操作简便快捷，实现钒渣中多元素的准确测定。 1 实验部分 1.1 仪器与试剂 S8 TIGER X射线荧光光谱仪（德国布鲁克AXS有限公司）。仪器测量条件及工作参数如表1所示。 FP41型马弗炉（日本雅马拓科技公司）：能程序升温至1000℃以上。 TM2012S高温炉（北京盈安美诚科技有限公司）：可升温至1200℃以上。 铂黄金坩埚（Pt95%-Au 5%）：坩埚底部的内表面应该平坦，直径不小于34mm。 坩埚钳：用铂金包头。
1 (一) 全球CO 2循环策略系统，包括第一步，用电解产生氢气；第二步，H 2 和 2 CO 2反应生成CH 4 和少量其他碳氢化合物；第三步，生成的CH 4 作为能源消耗又生 3 成了CO 2，如此循环往复。其中的核心环节就是利用太阳能发电和CO 2 催化加氢 4 甲烷化的反应。5 CO 2甲烷化反应是由法国化学家Paul Sabatier提出的，因此，该反应又叫做 6 Sabatier反应，反应过程是将按一定比例混合CO 2的和H 2 气通过装有催化剂的反 7 应器，在一定的温度和压力条件下CO 2和H 2 发生反应生成水和甲烷。化学反应方 8 程式如下。 9 CO2+4H2=CH4+2H2O 10 (二) CO 2加氢甲烷化机理： 11 1 不经过一氧化碳中间物的机理 12 13 2 包括一氧化碳中间物的机理 14 随着研究的深入，CO 2甲烷化反应机理被推定可能由下列2个途径组成：吸附 15 的H和气相的CO 2反应生成吸附态的CO，随后吸附态的CO直接加氢生成甲烷； 16 或吸附的H和吸附的CO 2反应生成吸附态的CO，随后吸附态的CO加氢生成中间 17 体如甲酸根、碳酸根等再进一步加氢生成甲烷。Prairie提出了CO 2加氢甲烷化 18
的反应机理： 19 20 式中，m，s，i分别表示金属上，载体上及未经确定吸附点上的吸附物种。 21 Schild 等提出了Ni/ZrO 2催化CO 2 加氢甲烷化的反应机理。CO 2 先在催化剂活 22 性中心上转化为吸附的甲酸根和碳酸根，然后再进一步加氢为甲烷。 23 Os簇合物催化剂上反应机理表示为： 24 25 其中*表示吸附二氧化碳的活性点，M表示Os上的吸附活性点，主要用于加氢。 26 Ni/ZrO2上的甲烷化机理可表示为： 27
膜技术在分离二氧化碳中的应用 1.前言 在环保、工业生产等方面的要求，工业上脱除二氧化碳一直是重要的工艺。从工业废气中脱除二氧化碳，可以减少燃烧废气对大气的污染；在天然气净化过程，脱除二氧化碳等酸性气体，可以提高天然气热值，同时减少输送管道的腐蚀。 工业上脱除二氧化碳工艺主要有化学吸收法、物理吸收法、吸附法和膜法。化学吸收法是工业上脱除二氧化碳最成熟的工艺，常用的吸收剂一般是有机胺类的水溶液。化学吸收法适用于处理气体中二氧化碳含量很低的情况，但化学吸收法中吸收剂再生需要消耗大量的外界供热，同时常用的胺类吸收剂存在设备腐蚀问题，针对化学吸收法存在的缺陷，膜技术具有装置简单紧凑、能耗低、操作方便、占地面积少等优点，研究人员已在积极研究用膜技术脱除CO2。 2.膜分离CO2技术 对于能够有效分离捕集CO2的膜材料，它需要具备以下几个特点，即：1)高CO2渗透性；2)高选择性；3)热稳定性和化学稳定性；4)抗塑化；5)抗老化；6)材料价格便宜；7)材料易加工。目前仅有少数膜材料其选择性很高，而且通常高选择性膜材料其渗透性低。目前研究CO2分离的膜材料主要为聚酰亚胺膜、载体促进传递膜、混合基质膜、碳分子筛膜、PEO （聚环氧乙烷）膜和中空纤维膜。 2.1聚酰亚胺膜 聚酰亚胺膜是研究最广泛的膜材料，因为其具有优异的化学和热稳定性、高CO2渗透性、便于成膜。一些聚酰亚胺特别是耦合六氟二酐(6FDA)基团的聚酰亚胺具有高的CO2溶解性和选择性。这主要是因为-CF3基团增加了分子链的刚度，增大链段转动的空间位阻，降低分子链间堆积密度，从而有利于提高气体的渗透性。许多研究者已经进行增强聚酰亚胺膜的渗透性和选择性方面的研究,尤其关注通过改变聚酰亚胺结构来增强扩散系数的研究。图1为聚酰亚胺膜与其他膜材料分离CO2/CH4的性能比较，可以看出一般膜材料的选择性高时其渗透性低，聚酰亚胺膜的分离性能远胜于其他膜材料。另一种引起相当多研究的聚酰亚胺是商业聚酰亚胺，Matrimid5218。Matrimid通过溴化改性，能够显著增加CO2和N2的渗透性，而只稍微降低CO2/N2的选择性。 图1.聚酰亚胺膜与其他膜材料对CO2/CH4分离性能比较
甲烷化技术 ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ 甲烷化技术是煤制天然气的关键环节，一氧化碳和氢气在一定温度、压力和催化剂下合成甲烷的反应叫甲烷化反应。 煤制天然气的原理就是合成气的甲烷化反应，其化学方程式如下： 一氧化碳和氢反应： CO +3H2 =CH4 +H2O △H= -206.2kJ/mol 反应生成的水与一氧化碳发生作用 CO +H2O =CO2 +H2 △H= -38.4kJ/mol 二氧化碳与氢作用： CO2 +4H2 =CH4 +2H2O △H =-165.0kJ/mol 以上反应体系为强放热、快速率的自平衡反应，温度升高到一定程度后反应速率快速下降且向相反方向（左）进行。另外甲烷化的过程属于体积缩小的反应，增加反应压力，一方面有利于提高反应速率，另一方面有助于推动反应向甲烷合成向进行，增加压力可以在很大程度上减小装置体积，提高装置产能。 甲烷化反应为强放热反应，每转化1%的CO，体系绝热升温约72℃，因此煤制天然气工艺要解决一氧化碳转化率和反应热的转移问题。 该过程中发生的副反应： 一氧化碳的分解反应： 2CO =CO2 +C △H= -173.3kJ/mol 沉积碳的加氢反应 C +2H2 =CH4 △H = -84.3kJ/mol 该反应在甲烷合成温度下，达到平衡是很慢的。当有碳的沉积产生时催化剂失活。 反应器出口气体混合物的热力学平衡，决定于原料气的组成、压力和温度。目前，甲
烷化技术已经用在大规模的合成气制天然气上，最大的问题是催化剂的耐温和强放热反应器的设计制作上。 甲烷化工艺有两步法和一步法两种类型。 两步法甲烷化工艺是指煤气化得到的合成气，经气体变换单元提高H2/CO比后，再进入甲烷化单元的工艺技术。由于两步法甲烷化工艺技术成熟，甲烷转化率高，技术复杂度略低，已实现工业化运行。一步法甲烷化工艺是指将气体变换单元和甲烷化单元合并在一起同时进行的工艺技术，也叫直接合成天然气技术。 托普索甲烷化技术 ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ TREMP?技术的操作经验可以追溯到20世纪70年代后期，托普索进行了大量的中试验证，保证了该技术能够进行大规模应用。 托普索循环节能甲烷化工艺与鲁奇公司甲烷化技术和Davy公司甲烷化技术有所不同，
课题：甲烷的结构与性质烷烃 主编人：肖显维审核人审批人周次 所需课时姓名班组组评 【学习目标】 1、了解甲烷在自然界的存在和用途，初步认识甲烷分子的空间结构。 2、掌握甲烷电子式、结构式的正确写法。 3、了解甲烷的化学性质，通过实验探究理解并掌握甲烷的取代反应原理。 【学习重点】甲烷的结构特点和取代反应 【学习难点】甲烷的空间结构 【学法指导】了解甲烷的物理性质，结合课本及有关资料，理解甲烷的化学性质，结合模型，理解甲烷的空间结构本学案供18---20班用 【自主学习】 一、甲烷的结构与性质 1、甲烷的存在：。 2、甲烷的分子式：，电子式：， 结构式：。 甲烷分子的结构特点为：， 对应的CH2Cl2有几种结构？ 常用的分子模型有两种。 3、物理性质: 甲烷是色、味、溶于水的气体，密度比空气密度（大或小）。用 或收集甲烷。 4、化学性质 在通常情况下，甲烷稳定，与不反应，与也不反应。因为有机反应比较复杂，常伴有副反应发生，所以在书写有机反应方程式时一般用箭头而不用等号。 （1）甲烷的氧化反应 写出甲烷与氧气反应的化学反应式：。 有机方程式与无机方程式写法的区别：。 （2）甲烷的取代反应 （教材实验3-3）将一瓶甲烷与一瓶氯气混合， 倒立在盛有饱和食盐水，高压汞灯照射， 观察到什么现象？ 化学反应现象：光照时，氯气的黄绿色逐渐，瓶壁上有 生成，液面， 试管中有少量。 化学反应方程式为： ①常如何验证HCl的生成呢？ ②常温下，除了CH3Cl是气体外，其他三种都是无色液体，为什么我们看到黄色油珠呢？ 。 其实，在该反应中，生成的有机产物除一氯甲烷外，还有 。 请写出一氯甲烷与氯气进一步反应的化学反应方程式： ③取代反应的定义： <归纳小结>：甲烷取代反应 条件： 特点： （3）、热分解： CH 4 二、烷烃通性 1．烷烃的概念：烷烃又叫_____________。结构特点是碳原子间都以______键结合成_______，碳原子上剩余价键全部跟___________相结合． 2．烷烃的通式：______________(n≥1) 3．烷烃的性质 ①物理性质：烷烃的物理性质随着分子里碳原子数的增多，呈规律性的变化．如常温下其状态由
CH4与CO2重整制合成气研究的研究报告 杨真一1 ，胡莹梦2，徐艳3 ，郑先坤4 （1：2009级化学工程与工艺四班，学号：0943084137 2：:2009级化学工程与工艺三班，学号：0943084141 3：2009级化学工程与工艺三班，学号：0943084136 4：2009级化学工程与工艺三班，学号：0943084008） 摘要：二氧化碳和甲烷既是温室气体的主要组成，又是丰富的碳资源。在石油资源日益匮乏以及环境问题日益严重的今天，二氧化碳的资源化利用已受到了广泛的关注，二氧化碳与甲烷重整制合成气的方法也越来越多，从传统的催化重整反应到现今受到更多研究的等离子体重整CH4-CO2技术，还有等离子体协同催化剂重整技术，都有大量的研究基础，本文就目前常用的几种甲烷-二氧化碳重整技术进行了调研研究并对热等离子体重整制合成气的实验方法进行了简要说明与探讨。 关键词：甲烷二氧化碳重整合成气 研究二氧化碳和甲烷的化学转化和利用对于降低甲烷使用量、消除温室气体等具有重大意义；而合成气又是合成众多化工产品以及环境友好型清洁能源的重要原料。以天然气和CO 2 为原料制备合成气，与其他方法相比较，在获得同量碳 值的合成气情况下，不仅可以减少天然气消耗量50%，还有利于减排CO 2 。目前利用二氧化碳和甲烷重整制备合成气的方法主要有三种：（1）利用催化剂催化重 整制合成气；（2）利用等离子体技术重整CH 4-CO 2 ；（3）前两种方法的综合利用。 一、催化重整反应 在催化剂的作用下，发生CH4与CO2重整的反应。而其使用的催化剂则为重点研究对象。 （1）活性组分第ⅤⅢ族过渡金属除Os 外均具有重整活性,其中贵金属催化剂
二氧化碳脱除方法的分析与讨论 摘要：作为主要的温室气体，CO2减排问题引起全球范围的广泛关注。本文阐述了燃煤烟气中二氧化碳脱除的多种方法。研究了各种CO2的吸收方法，包括物理吸收法中的膜吸收法、吸附剂等，物化吸附法，还有化学吸收剂中的氨水、有机氨等吸收方法，并分析各种方法的特点及优缺点。 关键词：温室效应二氧化碳脱除 1 引言 近年来，越来越多的学者认为全球气候变暖和海平面上升是由CO2为主导因子的温室效应引发的[1-4]。CO2的排放速度正随着人类利用能源速度的增长而迅速地增长，据政府间气候变化专门委员会（IPCC）预测，人类活动产生的CO2将从1997年的271亿t/a增长到2010年的950亿t/a，而大气中CO2的体积分数也将从现有的360×10-6增长到2005年的720×10-6 [5]。温室效应的严重性迫使越来越多的国家和国际机构表示出对CO2排放问题的关切。我国在CO2排放方面正面临着日益增加的巨大压力，预计2030年前后CO2排放问题有可能成为制约我国经济增长最主要的约束之一[6]。 2 物理法 ` 物理溶剂吸收法[7] 物理溶剂吸收法利用吸收剂对二氧化碳的溶解度与其它气体组份不同而进行分离。常用的溶剂有水、甲醇、碳酸丙烯酯等。 （1）水洗法应用最早，具有流程简单、运行可靠、溶剂水廉价易得等优点，但其设备庞大、电耗高、产品纯度低并造成污染等特点，一般不采用。 （2）低温甲醇法应用较早，具有流程简单、运行可靠外，能耗比水洗法低，产品纯度较高，但是为获得吸收操作所需低温需设置制冷系统，设备材料需用低温钢材，因此装置投资较高。
（3）碳酸丙烯酯法（简称PC法）是近年来中小型氨厂常用脱碳和回收二氧化碳的方法。它具有溶液无毒、浓溶液对碳钢腐蚀性小，能耗比甲醇法低等优点，缺点是PC溶剂循环量大，造成溶剂损耗大，操作费用较高。 膜分离法 膜分离法利用各种气体在薄膜材料中的渗透率不同来实现分离，用于二氧化碳分离的膜分离器有中空纤维管束和螺旋卷板式两种[7]。膜分离CO2的原理是依靠CO2气体与薄膜材料之间的化学或者物理作用，使得CO2快速溶解并穿过该薄膜，从而使CO2在膜的一侧浓度降低，而在膜的另一侧达到富集[8]。根据气体分离的不同机理，膜分离法又分为吸收膜和分离膜2类。分离膜技术是基于混合气体中CO2与其它组分透过膜材料的速度不同而实现CO2与其它组分的分离。相比之下，吸收膜技术只是在薄膜的另一侧有化学吸收液，并依靠吸收液来对分离气体进行选择，而微孔薄膜材料只起到隔离气体与吸收液的作用[9]。其技术原理分别如图1所示。 图1：膜分离法分离CO2的示意图 … 目前膜分离法用于分离烟气中的CO2面临以下问题：烟气中CO2浓度太低，烟气处理量巨大；烟气必须冷却到100℃之下以防止高温对膜的破坏；需提前除掉烟气中的化学物质或对膜进行化学处理，以防止膜受到烟气中的化学物质破
甲烷的性质 微课教案 一、教学背景 （一）教材分析 甲烷作为烷烃的第一个最简单的分子，学生对他的理解将直接影响到今后对各种有机物的理解，因此本节容对帮助学生树立正确的学习有机物的学习方法有重要的作用。 （二）学情分析 初中化学就介绍了甲烷的燃烧反应和一些主要的用途，本节课将主要介绍以甲烷为代表的烃的分子结构、性质和主要用途，以及它们的性质与分子结构的关系，让学生掌握好甲烷这一节的知识，能为学生学习烃及烃的衍生物等有机容奠定良好的基础。 二、教学目标： （一）知识与技能目标： 认识甲烷的分子组成、结构特征、主要化学性质及应用，初步认识取代反应的概念； （二）过程与方法目标： 通过甲烷的取代反应的教学，掌握从具体到一般的抽象概括方法。 （三）情感态度与价值观目标： 通过从学生已有的经验和知识出发，让学生从身边及生活中常见的有机物入手学习最基本的有机化学知识，了解学习有机化学的价
值。 三、教学重点难点： （一）教学重点：甲烷的分子组成、结构特征、主要化学性质（燃烧反应和取代反应）； （二）教学难点：取代反应的概念和实质。 四、教学过程： [展示]甲烷分子的比例模型和球棍模型以及键角的动画。 [板书]一、甲烷的分子组成和分子结构 1、分子组成：CH4 [板书]2、分子结构：电子式：（略）结构式：（略） [板书]3、分子结构特点：正四面体型结构，呈高度对称状，而且C —H键比较牢固。 [过渡]至此，我们对甲烷的结构有了进一步的认识。甲烷的结构决定了甲烷具有什么样的性质呢？今天我们共同来学习一下甲烷的性质吧？ [板书]二、甲烷的性质 [展示]贮存甲烷气体的集气瓶的图片，并结合甲烷的式量，让学生判断甲烷的部分物理性质。 [学生活动]预期回答：颜色、状态、水溶性及密度（比空气轻）等。[板书]1、物理性质 甲烷是一种无色、无味的气体，密度是0.717 g/L（标准状况），极难溶于水。 [投影]设置情景问题：
(一) 全球CO2循环策略系统，包括第一步，用电解产生氢气；第二步，H2和CO2反应生成CH4和少量其他碳氢化合物；第三步，生成的CH4作为能源消耗又生成了CO2，如此循环往复。其中的核心环节就是利用太阳能发电和CO2催化加氢甲烷化的反应。 CO2甲烷化反应是由法国化学家Paul Sabatier提出的，因此，该反应又叫做Sabatier反应，反应过程是将按一定比例混合CO2的和H2气通过装有催化剂的反应器，在一定的温度和压力条件下CO2和H2发生反应生成水和甲烷。化学反应方程式如下。 CO2+4H2=CH4+2H2O (二) CO2加氢甲烷化机理： 1 不经过一氧化碳中间物的机理 2 包括一氧化碳中间物的机理 随着研究的深入，CO2甲烷化反应机理被推定可能由下列2个途径组成：吸附的H和气相的CO2反应生成吸附态的CO，随后吸附态的CO直接加氢生成甲烷；或吸附的H和吸附的CO2反应生成吸附态的CO，随后吸附态的CO加氢生成中间体如甲酸根、碳酸根等再进一步加氢生成甲烷。Prairie提出了CO2加氢甲烷化的反应机理：
式中，m，s，i分别表示金属上，载体上及未经确定吸附点上的吸附物种。 Schild 等提出了Ni/ZrO2催化CO2加氢甲烷化的反应机理。CO2先在催化剂活性中心上转化为吸附的甲酸根和碳酸根，然后再进一步加氢为甲烷。 Os簇合物催化剂上反应机理表示为： 其中*表示吸附二氧化碳的活性点，M表示Os上的吸附活性点，主要用于加氢。Ni/ZrO2上的甲烷化机理可表示为： 二氧化碳先在催化剂表面转化为吸附的甲酸根和碳酸根，再进一步氢化为甲烷。图中虚线表示热力学可行但未被观察到。 由非晶态合金Pd25Zr71制得的催化剂也显示出与之相似的结果。如下图所示：
潼阳中学高二化学选修五导学案编号1 班级：姓名： 专题三第一单元脂肪烃（一） 【学习目标】编制：沈会娟 1、巩固烃的概念和分类 2、了解甲烷的结构、主要性质、用途， 3、理解取代反应的定义并能判断一个反应是否是取代反应。 【学习重、难点】：甲烷分子的空间构型；甲烷的取代反应；甲烷分子式的确定。 【知识链接】：有机物的结构特点、成键特点及性质，讨论甲烷、烷烃 【学法指导】：联系必修二中甲烷的结构和性质及取代反应的概念 【学习过程】 一、烃的概念及分类： 二、甲烷——最简单的有机物 1、甲烷的分子式；电子式； 结构式；分子的空间构型是； 【例1】甲烷是正四面体而非平面正方形结构的理由是（） A、其一氯取代物不存在同分异构体 B、其二氯取代物不存在同分异构体 C、键角均为109.50 D、它的键长和键角都相等 2、试从色、态、味、溶解性、密度（与空气相比）几个角度归纳甲烷的物理性质 3、甲烷的化学性质 ⑴、常温下，甲烷能否使酸性KMnO4溶液褪色？能否与强酸、强碱发生反应？这说明甲烷在常 温下化学性质稳定还是活泼？ ⑵、写出点燃条件下，甲烷燃烧的方程式。现象是什么？点燃甲烷前应注意什么？ ⑶、甲烷与氯气混合立即发生反应吗？写出该反应的各步反应方程式注明条件和反应类型。 ⑷、甲烷在高温条件下能分解，生成炭黑和氢气，写出该反应方程式，并说明该反应的应用。 【例2】光照条件下，将1molCH4和1molCl2混合，充分反应后。得到的产物为：； 其中物质的量最多的产物是：。
【练习】如将1molCH4完全和氯气发生取代反应，并且生成相同物质的量的四种有机取代产物，则需Cl2的物质的量是：。 三、最简式法求有机物的分子式： 有机物中各元素原子的质量分数或质量比——原子个数比——最简式 标准状况下密度或相对密度——摩尔质量——相对分子质量分子式 注：气体A相对于气体B的相对密度D=A的相对分子质量／B的相对分子质量 【例3】已知标准状况下，甲烷的密度为0.717g／L，含碳75%，含氢25%。求甲烷的分子式。【练习】实验测得某烃A中含碳80%，又测得该烃对氢气的相对密度是15。求该烃的分子式。 【学习小结】 一、烃的分类（1、是否含有苯环；2、脂肪烃中是否含不饱和键） 二、甲烷的分子结构物理、化学性质（氧化反应、取代反应） 三、最简式法求有机物的分子式 【达标检测】 1．在光照条件下，将等物质的量的甲烷和氯气混合，得到产物的物质的量最多的是（）A．CH3Cl B．CHCl3 C．CCl4Ｄ．HCl 2. 若要使0.5mol甲烷完全和Cl2发生取代反应，并生成相同物质的量的四种取代物，则需 要Cl2的物质的量为 （）A．2.5mol B．2mol C．1.25mol Ｄ．0.5mol 3. 有一种AB2C2型分子，在该分子中以A为中心原子，下列关于它的分子构型和有关同分 异构体的各种说法正确的是（） A、假如为平面四边形，则有两种同分异构体； B、假如为四面体，则有二种同分异构体； C、假如为平面四边形，则无同分异构体； D、假如为四面体，则无同分异构体。 4．在一水槽中倒扣一支盛满Cl2和CH4的试管（如右图所示），试描述 在此过程中试管内的现象
文章编号:042727104(2003)0320253204 Ξ甲烷部分氧化与甲烷二氧化碳重整耦合制 合成气Co 系催化剂研究 郑小明,莫流业,井强山,费金华,楼 辉 (浙江大学催化研究所,杭州 310028) 摘 要:研究了Co/γ2Al 2O 3,Co/α2Al 2O 3和Co/SiO 2催化剂上的甲烷部分氧化与甲烷二氧化碳重整制合成气反应,只有Co/α2Al 2O 3是有效的.证明Co 和载体的相互作用过强或过弱都不利与此耦合反应.Co 和α2Al 2O 3的作用正好合适.此外,Co 的担载量和催化剂稳定性关系很大,Co 量过低则在反应过程中会因Co 0→CoAl 2O 4而失活,Co 担载量过高则会导致严重结碳. 关键词:甲烷部分氧化;甲烷二氧化碳重整;耦合反应;Co 催化剂 中图分类号:O 64 文献标识码:A CO 2是全球最丰富的碳资源.由于消耗化石燃料而排放的CO 2日益增多,其增加程度远远超过了以光合作用为主的植物对环境CO 2的自净化能力.CO 2是一种温室气体,其含量增加必然会逐渐造成生态灾难,严重威胁人类的生存环境.因此,效法自然生态系统,实现CO 2的资源化转化是一项重要而迫切的工作,也是目前国际上资源化生态化领域的研究热点之一.甲烷二氧化碳重整反应是利用甲烷和二氧化碳这2种最为廉价且都具有“温室效应”的一碳化合物作为氢源和碳源转化为合成气,它不仅具有环境效益,在经济上也有吸引力,但该反应是一个强吸热反应,能耗太高.若将甲烷二氧化碳重整与甲烷部分氧化、甲烷水蒸汽重整反应耦合,利用甲烷氧化放出的热量支持吸热的甲烷二氧化碳(或水蒸汽)重整反应,只要控制甲烷、二氧化碳、氧的比例,就可实现CO 2的低能耗或零能耗转化.该工艺过程克服了甲烷部分氧化和甲烷二氧化碳重整反应的缺点,是一个绿色的原子经济反应. 1 实验部分 载体γ2Al 2O 3为贵州产TL 202型;α2Al 2O 3由γ2Al 2O 3经1200℃焙烧5h 而得(经XRD 确证为α2Al 2O 3).SiO 2为南京天一无机化工厂生产.除SiO 2为0.280～0.450mm 外,载体使用前均取0.450～0.900mm. 负载钴催化剂的制备采用等体积浸渍制备,即用一定量的载体和Co (NO 3)2?6H 2O 溶液等体积浸渍过夜后,经120℃干燥,最后在空气气氛中650℃焙烧5h. 催化剂的体相组成用X 2射线衍射(XRD )方法测定.实验在日本理学公司生产的Rigaku D/Max 2ⅢB 型X 2射线粉末衍射仪上进行,Cu K α 射线,管流为40mA ,管压45kV.钴晶粒度的测定采用X 2射线宽化法.H 22TPR 在AM I 2200催化剂表征系统上进行.在Ar 气流中于300℃处理30min ,温度降至50℃后通H 2/Ar (φ(H 2)=10%)混合气,流速为25mL/min ,升温速率为20℃/min ,升温至900℃. 催化剂活性评价在自建常压固定床流动反应装置上进行,采用内径4mm 的石英反应管.原料气CO 2、CH 4、O 2纯度均达到99.9%.原料气流量由北京建中机器厂生产的D07212A/ZM 型质量流量控制器Ξ收稿日期:2003202226 基金项目:浙江省自然科学基金重点资助项目(ZD9903) 作者简介:郑小明(1941— ),男,教授,博士生导师.第42卷 第3期2003年6月 复旦学报(自然科学版)Journal of Fudan University (Natural Science ) Vol.42No.3J un.2003
氩甲烷混合气气体技术说明书 10% 甲烷/氩气混合气 化学名称：甲烷/氩气混合气 代名词: P-10 混合气, 核计数气体分子式：甲烷– CH 4 氩气– Ar 生产商：广州市谱源气体有限公司 产品信息(查询电话) ：137-111-76807 含10% 甲烷的氩气CAS 号码: 甲烷：74－82－8 氩气：7440－37－1 暴露极限: 甲烷/氩气 OSHA: PEL-TWA 未建立 ACGIH: TLV-TWA 简单窒息剂 NIOSH ：IDLH 未建立 紧急情况综述 本产品是一种无毒、无色、无嗅不可燃的以一定压力储存于钢瓶中的压缩气体。当空气中甲烷/氩气混合气含量过高而使空气中氧含量低于19.5%时, 会导致快速窒息。营救人员需配备自给式呼吸器(SCBA) 。 紧急联系电话 急性潜在健康影响 暴露途径： MSDS # 1071 10% 甲烷/氩气混合气 2/7 Pub # 320-803 眼睛接触：无不良影响。 摄入：不适用 吸入：本产品无毒，但可以臵换出空气中的氧气而引起窒息。暴露于含氧量不足(在19.5%以下) 的空气中可能引起眩晕，疲倦，恶心，呕吐，唾液过多，反应迟 钝，失去知觉甚至死亡。暴露于氧含量小于12%的空气中，将会无任何先兆地失去知觉，失去自我救护的能力。 皮肤接触：无不良影响。 多次暴露的潜在健康影响： 侵入路径：吸入 损害器官：无 症状：无 过多暴露造成的病情恶化：无 致癌性：未被NTP 、OSHA Subpart Z 及IARC列为致癌物及潜在致癌物 眼接触：不适用 摄入：不适用 吸入：将其移到空气清新处，若停止呼吸，采用人工呼吸，若呼吸困难，则输氧，并迅速进行医务处理。 皮肤接触：不适用 医生须知：无 闪点：自燃温度：燃烧极限：不适用不适用不适用 灭火剂：甲烷/氩气混合气不可燃，也不助
CO2脱除技术的研究现状 摘要：随着全球温室效益的加剧，以CO2为代表的温室气体减排问题愈来愈受到广泛的关注。本文阐述了多种CO2脱除技术，比较分析了物理溶剂吸收法、膜分离法、吸附法、低温分离法、O2/CO2循环燃烧法、胺法、氨法等技术的特点。 关键词：CO2脱除、物理溶剂吸收法、膜分离法、循环燃烧法、胺法、氨法 世界上约75%的CO2排放来自化石燃料燃烧，其中煤炭是一种高CO2排放燃料。现有电厂CO2年排放量约106亿吨，占全世界排放总量的40.16% ，其中燃煤电厂76亿吨，占发电行业排放量的72%[1-3]。因此，采用捕集、储存或利用电厂烟气中CO2的方法被认为是近期内减缓CO2排放较为可行的措施。现有电厂烟气中CO2脱除技术主要有吸收法、吸附法、膜法、低温法等[4-6]。本文对CO2脱除技术的应用、反应机理、研究进展等做了总结和分析。 1 物理溶剂吸收法 物理吸收法的原理是利用各组分在溶剂中的溶解度随着压力、温度变化的原理来进行分离，从而达到分离处理CO2的目的。在整个吸收过程中不发生化学反应，因而消耗的能量比化学吸收法少，通常物理吸收法中吸收剂吸收CO2的能力随着压力增加和温度降低而增大，反之则减小。物理吸收法中常用的吸收剂有丙烯酸酯、N-甲基-2-D吡咯烷酮、甲醇、二甲醚乙醇、聚乙二醇以及噻吩烷等高沸点溶剂。目前，典型物理吸收法有环丁砜法、加压水洗法、N-甲基吡咯烷酮法、、低温甲醇法、碳酸丙烯酯法等。物理吸收法由于CO2在溶剂中的溶解服从亨利定律，因此这种方法仅适用于CO2分压较高的条件下。 2 膜分离法 目前CO2膜分离技术已经在天然气净化等工业中得到了一定的应用，但从整体上来说仍处于发展阶段。高性能CO2分离膜制备技术的缺乏制约了该技术的进一步发展，因此现在科研人员都在致力于开发高性能CO2分离膜。气体膜分离是由不同气体组分透过膜的速率不同而实现的，形成速率不同的主导原因导致选择透过机制有多种。根据选择透过机制的不同可将CO2分离膜分为扩散选择膜、溶解选择膜、反应选择膜及分子筛分选择膜四大类[7, 8]。 2.1 扩散选择膜 扩散选择膜一般对气体的亲和性不强，主要依靠不同大小的分子在膜内扩散速度的不同来实现分离。它是商业化应用最广泛的一种分离膜，如醋酸纤维素（CA）膜、聚砜（PS）膜、聚酰亚胺（PI）膜，CO2渗透系数为5~10Barrer，CO2/ N2分离因子为20~30。但是这些膜的选择性还远不能满足捕集CO2的要求，一些研究者通过设计合适的分子结构，使膜的聚合物链段能够“刚”、“柔”搭配，并堆积成合适的孔结构，从而提高CO2的扩散性，降低N2的扩散性，由此使膜的透过性和选择性提高，如国际著名的气体膜研究专家Koros的研究。但由于CO2与N2的分子动力学直径相近，经过这种方法调控后，膜的分离性能仍不能满足捕集CO2的要求。如何精确调控聚合物链段尺寸，使CO2扩散性增强而N2的扩散性减低，是研究者面临的一个难题。 2.2 分子筛分选择膜 分子筛分选择膜中具有与气体分子大小相当的孔结构，通过气体分子与膜中孔大小的比