逆負(fù)載型CoO2-CuO催化劑與CuO-CeO2催化劑CO優(yōu)先氧化性能及活性位的研究.pdf

1、氫能被視作二十一世紀(jì)最有發(fā)展?jié)摿Φ膽?zhàn)略與清潔能源，燃料電池是氫能的理想轉(zhuǎn)化裝置之一，帶動了儲氫技術(shù)的發(fā)展，其中最典型的是質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)。然而重整氣中0.5-1.0vol％的CO會毒化PEMFC的電極，因此必須將原料氣中CO的含量降低到100ppm以下，其中最有效的方法是CO優(yōu)先氧化。作為優(yōu)先氧化催化劑，CuO-CeO2催化劑以其低廉的價格、良好的CO優(yōu)先氧化催化性能逐漸成為該領(lǐng)域的研究熱點。
　　本論文系統(tǒng)研究了

2、用于CO優(yōu)先氧化的逆負(fù)載型CeO2/CuO催化劑的催化性能，考察載體CuO形貌及沉淀劑類型對逆負(fù)載型CeO2/CuO催化劑CO催化氧化性能的影響，同時還對逆負(fù)載型CeO2/CuO催化劑與典型CuO/CeO2催化劑的催化性能進(jìn)行了比較，探討了不同催化劑中各種吸附位在CO優(yōu)先氧化過程中的作用。并通過XRD、H2-TPR、SEM、TEM/HRTEM、XPS、insituXRD、Raman、insituUV-VIS和N2吸附-脫附等技術(shù)對銅鈰催

3、化劑的物相結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了表征。具體研究內(nèi)容如下:
　　1.采用沉淀-浸漬法合成了一系列不同載體形貌的逆負(fù)載型CeO2/CuO催化劑，并在不同空速下進(jìn)行了CO優(yōu)先氧化反應(yīng)測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn):CO優(yōu)先氧化反應(yīng)發(fā)生在CeO2與CuO的接觸界面處;CeO2/CuO)催化劑在CO優(yōu)先氧化過程中可以保持其形貌、結(jié)構(gòu)與銅鈰的界面周邊長;二維的花瓣狀CeO2/CuO催化劑有利于較大界面周邊長的形成，因此具有最優(yōu)的CO優(yōu)先氧化活性。
　　2.采

4、用逆微乳液-浸漬法制備了一系列逆負(fù)載型CeO2/CuO催化劑，考察了制備過程中不同沉淀劑對銅鈰催化劑催化性能的影響。通過測試發(fā)現(xiàn)以urea、NaOH、TMAH為沉淀劑的CeO2/CuO催化劑在185℃之前更容易保留CeO2與CuO接觸界面處的活性位，因此具有最佳的CO優(yōu)先氧化活性。此外，H2可以與O2反應(yīng)生成羥基基團(tuán)（OH*），從而在低溫段促進(jìn)CO的催化氧化。
　　3.采用表面活性劑模板法制備了一系列CuO-CeO2催化劑，旨在對

5、CuO/CeO2催化劑和逆負(fù)載型CeO2/CuO催化劑進(jìn)行比較，探尋兩類催化劑活性不同的真正原因。通過CO優(yōu)先氧化活性測試及各種表征分析發(fā)現(xiàn):銅鈰催化劑存在兩種類型的吸附位，由CuO提供的化學(xué)吸附位和由CeO2提供的氧空位，CO優(yōu)先氧化的活性位位于二者的接觸界面處。此外，我們還發(fā)現(xiàn)CuO-CeO2催化劑的組成、各組分的含量及比表面是影響其催化性能的三大要素;具有較大比表面的鈰銅摩爾比為4∶1和4∶4的催化劑具有較好的抗水和二氧化碳能力。