離子液體穩(wěn)定的負(fù)載型Ru納米顆粒催化劑的制備及其在水煤氣變換反應(yīng)中的應(yīng)用.pdf

1、水煤氣變換反應(yīng)(water-gas shift reaction,CO+H2O→CO2+H2)是化學(xué)工業(yè)中廣泛應(yīng)用的催化反應(yīng)之一，已廣泛應(yīng)用于制氫過程和調(diào)節(jié)合成氣中的碳?xì)浔壤确矫?。近年來，由于其能降低燃料電池中CO的含量，防止鉑電極中毒而再次引起國(guó)內(nèi)外研究者的關(guān)注。傳統(tǒng)的水煤氣變換反應(yīng)催化劑均不能滿足燃料電池低溫下仍具有高活性、高穩(wěn)定性的要求，因此，尋找具有低溫高活性高穩(wěn)定性的水煤氣變換反應(yīng)催化劑仍是燃料電池商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。

2、　　考慮到金屬納米顆粒的特殊性質(zhì)，本論文采用離子液體1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽[BMIM][BF4]為保護(hù)劑和分散劑，NaBH4為還原劑，介孔二氧化硅泡沫(MCF)、ZnO為載體制備負(fù)載型Ru納米顆粒催化劑用于低溫水煤氣變換反應(yīng)。具體考察Ru納米顆粒尺寸效應(yīng)、催化劑制備條件、ZnO載體形貌對(duì)催化劑的水煤氣變換反應(yīng)催化性能的影響。其結(jié)論如下：
　　(1)通過改變離子液體[BMIM][BF4]與Ru(NO)(NO3)3的摩爾比制

3、備不同顆粒尺寸的Ru納米顆粒，采用滿孔浸漬法將Ru-[BMIM][BF4]負(fù)載于MCF上，考察催化劑的低溫水煤氣變換反應(yīng)催化性能。結(jié)果顯示：在140-200℃溫度范圍內(nèi)，隨著Ru顆粒尺寸減小，催化劑的水煤氣變換反應(yīng)活性逐漸升高。這是因?yàn)樵谙嗤腞u負(fù)載量情況下，尺寸較小的Ru顆?？梢员┞陡嗟幕钚晕稽c(diǎn)；另一方面，水煤氣變換反應(yīng)是一個(gè)結(jié)構(gòu)敏感性反應(yīng)，尺寸較小的Ru顆粒具有更多的邊角等缺陷位，而這些缺陷位具有較高的水煤氣變換反應(yīng)催化活性。<

4、br>　　(2)在酸性及堿性水解條件下，采用溶膠-凝膠法將離子液體保護(hù)的Ru納米顆粒限域在二氧化硅中制備Ru基離子膠催化劑。相較于堿性條件下制備的催化劑，酸性條件下制備的催化劑具有較大的比表面積和孔容，對(duì)Ru納米顆粒有更好的限域作用。因此，酸性條件下制備的催化劑有較高的水煤氣變換反應(yīng)催化活性和較好的穩(wěn)定性，140℃的CO轉(zhuǎn)化率達(dá)37.8％，并在25h內(nèi)保持穩(wěn)定。
　　(3)制備四種不同形貌的ZnO作為載體，并將離子液體保護(hù)的Ru納