Co-CeO2催化劑用于乙醇水蒸氣重整制氫反應(yīng)的研究.pdf

1、氫能是一種潔凈、高效的可再生能源，氫能在燃料電池中的應(yīng)用是最具吸引力和最有前途的技術(shù)。在乙醇水蒸氣重整制氫反應(yīng)中，鈷系催化劑價格低廉具有較高的乙醇重整活性以及選擇性而受到關(guān)注，但是鈷基催化面臨著金屬鈷顆粒的燒結(jié)和氧化，以及積碳生成所導(dǎo)致的催化劑失活現(xiàn)象，其穩(wěn)定性有待提升。CeO2具有良好儲-釋氧能力，同時其易于金屬發(fā)生相互作用，有利于提高催化劑的穩(wěn)定性。本文以Co/CeO2為研究對象，分別從載體的性質(zhì)以及活性組分Co前驅(qū)物的角度對其進(jìn)行

2、改性研究，旨在提高催化劑載體的儲氧能力以及金屬-載體之間的相互作用，從而提高催化劑的穩(wěn)定性。
　　本論文首先考察了載體CeO2形貌對于Co/CeO2催化性能的影響。通過水熱合成法制備出不同形貌的CeO2載體。TPR測試結(jié)果表明CeO2納米棒的儲氧能力最好；CeO2納米顆粒與金屬之間的相互作用最強(qiáng)。由于CeO2納米棒比表面積較小，10％Co3O4/CeO2NR的乙醇轉(zhuǎn)化性能并不理想；但是CeO2納米棒較高的儲氧能力有利于將反應(yīng)中的含

3、碳化合物氧化。
　　其次考察了Pr摻雜對Co/CeO2催化性能的影響。通過共沉淀法制備了一系列Co3O4/Ce1-xPrxO2催化劑。最佳制備條件為：Co3O4含量為15%，Ce：Pr=0.8:0.2，該催化劑在T=400℃即可將乙醇完全轉(zhuǎn)化；XRD、TPR、TG-DTA、TEM分析結(jié)果表明，Pr摻雜有利于生成顆粒較小的Co3O4，增強(qiáng)了活性組分與載體之間的相互，從而提高了金屬鈷的抗燒結(jié)性能。此外，載體中Pr的摻入有利于生成更多地

4、氧空位，從而提高催化劑的抗積碳性能；同時Pr摻雜還會影響催化劑表面積碳的性質(zhì)。
　　最后從活性組分前驅(qū)物的角度對Co/CeO2進(jìn)行研究，提出了CeO2負(fù)載LaCoO3鈣鈦礦型催化劑。最佳的催化劑制備條件為：LaCoO3含量為20%，焙燒溫度為650℃，該催化劑在T=600℃時乙醇完全轉(zhuǎn)化，氫氣的選擇性在65%以上。XRD結(jié)果表明各催化劑上均出現(xiàn)了鈣鈦礦LaCoO3和CeO2的特征衍射峰，同時沒有出現(xiàn)單獨的Co3O4和La2O3的特