用于CO優(yōu)先氧化的CuO-Co3O4-CeO2三元氧化物催化劑研究.pdf

1、本文采用共沉淀法和浸漬法制備了一系列不同Ce/Co比例的Co3O4-CeO2載體和CuO負載量為7wt.％的CuO/Co3O4-CeO2催化劑,考察了它們在富氫氣氛中對CO的優(yōu)先氧化(COPROX)性能。運用N2吸附,XRD,H2-TPR,O2-TPO,CO-TPD,O2-TPD,Cu的K邊XAFS(包括EXAFS和XANES)以及in-situDRIFTS等技術對催化劑進行了詳細表征。Ce/(Ce+Co)=0.1的CuO/Co3O4-

2、CeO2催化劑(CuCoCe10)顯示出最好的催化性能,它對CO的完全轉化溫度最低(98℃),完全轉化溫區(qū)也最寬(98-173℃)。系列表征結果表明,CuCoCe10催化劑比表面積最大,氧化還原性能最好,對CO和O2的吸附性能也最佳。Cu的K邊XANES譜擬合結果表明,反應后的催化劑中含有多種價態(tài)的Cu物種:Cu0,Cu+和Cu2+,新鮮催化劑中Cu+的存在也對催化劑的活性有利。InsituDRIFTS結果表明,穩(wěn)定的羰基銅物種Cu+-

3、CO是CO優(yōu)先氧化反應的主要中間物種。在溫度較低時(≤100℃),Cu+-CO可以抑制H2的解離,在溫度較高時(≥120℃),Cu+被還原為Cu0,促進了H2的解離,活化與氧化,導致O2至CO2的選擇性下降。根據insituDRIFTS表征結果,提出了CuCoCe10催化劑上CO優(yōu)先氧化的反應路徑。
　　對Ce/(Ce+Co)=0.1的CuCoCe10催化劑考察不同焙燒溫度對催化劑活性的影響,結果發(fā)現,在350℃焙燒的樣品具有最好

4、的催化活性,在98℃時CO就能夠完全轉化,同時這個樣品還具有最大的比表面積和最好的氧化還原性能。本文還對最優(yōu)催化劑的抗水和二氧化碳的能力及活性穩(wěn)定性進行了測試,結果表明,水和二氧化碳的存在使CuCoCe10對CO完全轉化的起始溫度上升約30℃,但其活性仍要優(yōu)于傳統(tǒng)的CuO/CeO2催化劑,同時該催化劑具有良好的活性穩(wěn)定性,在85h的穩(wěn)定性測試后,CuCoCe10催化劑對CO的轉化率仍保持在90%以上,O2到CO2的選擇性也保持在85%以