生物质制氢过程"活性氧"材料的制备及催化机理研究

氢做为新一代清洁能源，其开发利用对人类社会的发展有着深远意义。而目前商用氢96%来自煤、石油和天然气等化石能源，在能源危机和环境保护的双重压力下，开展可再生能源-生物质制氢的研究有重要现实意义。与常规催化热解相比，"活性氧"材料催化的生物质气化有更高活性和氢产率，而催化材料开发和反应机理有待深入探索。本项目首次将"活性氧"材料引入生物质制氢催化过程，进行以制取富氢合成气为目标的生物质热解实验并对其反应动力学特性进行研究；探索"活性氧"材料合成方法及"活性氧"物种的再生规律；阐明"活性氧"材料的催化特性以及CO2、CH4和水蒸气重整制取富氢合成气的反应机理；揭示生物质在"活性氧"材料催化下定向转化的反应规律和转化途径，为生物质到富氢合成气的高效转化利用奠定基础。

2011.1-2013.12，三年中，项目以“活性氧”材料催化剂为核心，生物质催化转化制氢过程为具体研究对象，开发了3类新型“活性氧”材料，对于三类材料进行了详细的表征，从XRD、SEM、BET等分析测试推断该类催化剂适于生物质转化制氢过程；针对催化材料的“活性氧”，研究了其在合成、催化过程中的产生、储存、再生规律；阐明“活性氧”离子在催化制氢过程定向催化转化机理，揭示“活性氧”在提高氢产率、抗积炭、抗硫中毒的机理以及“活性氧”离子活化再生的可行性，合成气中氢含量提高到75%（vol）以上，为生物质制富氢合成气的高效转化利用奠定基础。.按照任务书的年度研究计划，项目顺利完成了研究任务，并取得良好成果。共发表论文11篇，其中SCI论文11篇，申请发明专利2项。应邀在国内外学术会议上作口头报告3次。培养博士研究生3名，博士后1名。