Au-Pd雙金屬催化劑載體及其甲醇制氫性能的研究.pdf

1、甲醇部分氧化制氫被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)車(chē)載制氫的有效途徑，Pd基催化劑對(duì)該反應(yīng)具有良好的催化活性。高度分散的Au催化劑對(duì)CO低溫氧化具有較好的活性，有利于降低甲醇催化制氫反應(yīng)中CO的含量。在負(fù)載型催化劑中，載體對(duì)催化劑性能有著重要的影響，載體不僅有負(fù)載和分散貴金屬、提高貴金屬催化效率、降低催化劑成本的作用，而且常與活性組份發(fā)生作用，因而有利于催化反應(yīng)活性的提高。本文以甲醇部分氧化制氫為探針?lè)磻?yīng)，考察了不同金屬氧化物和復(fù)合氧化物(ZnO、CeO2、

2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、Cr2O3、ZnO-Fe2O3、ZnO-CeO2)載體負(fù)載Au-Pd雙金屬催化劑甲醇部分氧化制氫反應(yīng)的催化性能。研究了不同金屬氧化物MOx(Zn、Ce、Ti、Al、Fe和Cr)載體、第二組分MOx(M=Ce、Fe)的加入、不同Zn/Ce摩爾比和不同焙燒溫度對(duì)Au-Pd催化性能的影響，以及單金屬Au和Pd與Au-Pd雙金屬催化劑催化性能的比較。采用XRD、ICP、比表面積測(cè)定、H2-TPR、CH3OH(H

3、2、CO2)-TPD、TG等技術(shù)對(duì)催化劑中Au-Pd及其負(fù)載量、粒子大小和形態(tài)、比表面積孔徑測(cè)定、還原性能、吸附性能、表面堿性和催化劑積炭量進(jìn)行了表征。 1.采用PVP保護(hù)乙醇還原法制備了一系A(chǔ)u-Pd/MOx(M=Zn、Ce、Fe、Ti、Cr和Al)，催化劑，考察了不同載體對(duì)Au-Pd雙金屬催化劑甲醇部分氧化制氫性能的影響。結(jié)果表明，載體對(duì)催化劑性能有較大影響，與鈦、鉻和鋁氧化物載體相比，448K時(shí)堿性的鋅、鈰和鐵氧化物載體負(fù)

4、載的Au-Pd催化劑的甲醇轉(zhuǎn)化率均在80.0％以上，同時(shí)催化劑積炭量較低。其中以Au-Pd/ZnO催化劑的催化效果最好，523K時(shí)甲醇轉(zhuǎn)化率和氫氣選擇性分別為99.0％和45.6％，反應(yīng)20 h后積碳量?jī)H為0.0232g/g cat。 2.研究了Au/ZnO、Pd/ZnO和Au-Pd/ZnO催化劑甲醇部分氧化制氫的性能。結(jié)果表明，與Au/ZnO和Pd/ZnO催化劑相比，Au-Pd/ZnO雙金屬催化劑顯示出較高的催化活性和氫氣選擇

5、性、較低的CO選擇性以及較好的穩(wěn)定性。表征結(jié)果表明，Pd的加入抑制了Au粒子的燒結(jié)，使Au粒子變小，生成了富Au型AuxPdy合金，且Au-Pd與載體之間發(fā)生了一定的協(xié)同作用，從而提高了催化劑的活性和穩(wěn)定性。 3.研究了ZnO-Fe2O3和ZnO-CeO2復(fù)合載體對(duì)Au-Pd雙金屬催化劑甲醇部分氧化制氫反應(yīng)性能的影響。結(jié)果表明，CeO2和Fe2O3的引入能提高Au-Pd/ZnO催化劑的活性和氫氣的選擇性，其中以CeO2的改性效果

6、最好。CeO2對(duì)Au-Pd/ZnO催化劑具有較好的改性效果，歸結(jié)于CeO2的加入增加了催化劑的比表面積、分散度和對(duì)反應(yīng)物甲醇的吸附，同時(shí)減少了對(duì)生成物H2脫附，這些均有利于甲醇部分氧化制氫反應(yīng)活性的提高。 4.研究了CeO2摻入量對(duì)Au-Pd/ZnO-CeO2催化劑甲醇部分氧化制氫反應(yīng)性能的影響。結(jié)果表明，CeO2摻入量對(duì)Au-Pd/ZnO-CeO2催化劑的催化性能有一定的影響，當(dāng)Zn/Ce摩爾比為7:3時(shí)，催化劑活性最佳，59

7、8 K甲醇轉(zhuǎn)化率和氫氣選擇性分別達(dá)99％和64％，反應(yīng)20h后催化劑的活性保持在95％以上。這歸因于在該摩爾比時(shí)載體的比表面積最大、活性組分與載體的相互作用最強(qiáng)、催化劑的堿中心和對(duì)反應(yīng)物甲醇的吸附量最大，這些均有利于甲醇部分氧化制氫反應(yīng)性能的提高。 5.研究了不同焙燒溫度對(duì)Au-Pd/ZnO-CeO2(Zn/Ce=7:3 mol)催化劑甲醇部分氧化制氫性能的影響。結(jié)果表明，Au-Pd/ZnO-CeO2催化劑在773K焙燒能顯示出