金屬摻雜銅錳變換催化劑的合成、表征與催化性能的研究.pdf

1、本文采用共沉淀法制備了金屬摻雜銅錳催化劑，利用 XRD、N2物理吸脫附、TG/DTA、TPR/TPD/s-TPR和氨滴定等表征手段及變換反應(yīng)催化性能測(cè)試，考察了銅錳比分別為1:2、1:1（摩爾）兩種情況下金屬種類（Zr、Ce、La、Fe、Zn、Al、Co）對(duì)銅錳催化劑織構(gòu)和催化活性的影響，并對(duì)金屬Zr摻雜量進(jìn)行了優(yōu)化。
　　研究結(jié)果表明，金屬摻雜對(duì)200-300℃的低溫活性有一定的影響金屬摻雜銅錳催化劑的織構(gòu)和催化活性與摻雜的金屬

2、種類密切相關(guān)。其中Zr、Fe、Al的摻雜均可提高和改善銅錳催化劑的催化性能。當(dāng)銅錳比為1:2時(shí)，金屬摻雜銅錳催化劑的主晶相均為尖晶石結(jié)構(gòu)的Cu1.5Mn1.5O4金屬固熔體，同時(shí)還有少量的Mn2O3，金屬摻雜沒(méi)有改變銅錳體系的晶相結(jié)構(gòu)，但使樣品的晶粒尺寸減小，比表面積增加。經(jīng)變換反應(yīng)后各樣品的主晶相均為MnCO3，同時(shí)Cu1.5Mn1.5O4被還原分解為Cu和Mn3O4。金屬Zr的摻雜因能使銅錳組分分布均勻，顯著改善其還原性能，增大其比

3、表面積，有效地提高了銅錳催化劑水煤氣變換反應(yīng)的活性和穩(wěn)定性。
　　當(dāng)銅錳比為1:1時(shí)，金屬摻雜制備的銅錳催化劑均為單一晶相尖晶石結(jié)構(gòu)的Cu1.5Mn1.5O4金屬固熔體，經(jīng)變換反應(yīng)后各樣品的主晶相均為 MnCO3，同時(shí)Cu1.5Mn1.5O4被還原分解為Cu和CuO。其中摻雜金屬Zr、Fe、Al的樣品中Cu的晶相均呈高度分散狀態(tài)，有效的增加了樣品的比表面積，提高了表面銅的分散度，尤以金屬Zr的摻雜效果最為明顯，低溫200℃時(shí)，該催

4、化劑的CO轉(zhuǎn)化率達(dá)到60.06％。Zn的摻雜使樣品的比表面積顯著下降，降低了表面銅的分散度而使活性遠(yuǎn)低于未摻雜樣品，200℃時(shí)CO轉(zhuǎn)化率只有11.19%。
　　Zr的摻雜量對(duì)銅錳催化劑結(jié)構(gòu)和性能的影響較大。當(dāng)銅錳比為1:1時(shí)，不同 Zr摻雜量的樣品均為單一晶相尖晶石結(jié)構(gòu)的Cu1.5Mn1.5O4金屬固熔體，經(jīng)變換反應(yīng)后各樣品的主晶相均為MnCO3，同時(shí)Cu1.5Mn1.5O4被還原分解為CuO、Cu2O和Cu，其中Zr摻雜量為5%