過渡金屬(M=Cu,Ni,Co,Fe)鈰基催化劑的制備及對CO和CH4氧化反應性能的研究.pdf

1、CO催化氧化的研究具有重要的學術和實際應用價值。在該催化反應過程中，起主要作用的為催化劑載體和催化劑表面的金屬氧化物。研究認為，二者(載體和金屬氧化物）的協(xié)同作用共同促進CO氧化反應進行。由于催化劑的結構復雜性，因而在實際過程中二者的具體作用很難被系統(tǒng)地研究。利用酸處理的方法可以將催化劑表面的金屬氧化物除去從而使其與載體分開，并分別對其研究則可以使該問題得到簡化。此外，稀燃天然氣汽車的普及使得有效降低空氣中甲烷(CH4)的排放量顯得越來

2、越重要。而該類型汽車的尾氣溫度通常低于550℃，傳統(tǒng)的汽車尾氣凈化催化劑在該條件下不能有效地轉化甲烷。因此，有必要開發(fā)適用于稀燃天然氣汽車尾氣環(huán)境下具有較高的低溫活性的新型催化劑。本文圍繞以上兩方面的內容作了如下工作:
　　1、利用溶膠凝膠法制備了一系列xMOy/Ce0.9M0.1xO2-d(M=Cu，Ni，Co，F(xiàn)e)(Ce-M)催化劑，并利用酸處理的方法得到了Ce0.9M0.1-xO2-d(HCe-M)。XRD和Raman結果

3、表明Ce-M催化劑表面包含MOy物種和Ce0.9M0.1-xO2-d固溶體，而HCe-M催化劑只包含Ce0.9M0.1-xO2-d固溶體。CO氧化測試結果表明Ce-M催化劑的活性按照以下次序Ce-Cu＞Ce-Ni＞Ce-Co＞Ce-Fe遞減，但均高于HCe-M催化劑的CO氧化活性。HCe-M催化劑和它們的還原性有很大的關系。而Ce-M催化劑的催化活性較高是由于催化劑表面的MOy物種和Ce-M-O固溶體的協(xié)同作用。其中，MOy物種提供CO

4、分子吸附位，而Ce-M-O固溶體促使氧的活化。
　　2、以SiO2為載體，采用浸漬法分步負載制備了PdO-CeO2/SiO2催化劑。比較了催化劑表面自由態(tài)的PdO和CexPd1-xO2-d固溶體中Pd2+的CO氧化活性。運用X射線衍射(XRD)，程序升溫還原(H2-TPR)，拉曼光譜(Raman)，CO化學吸附，物理吸附(BET)等技術對催化劑進行了表征。結果表明，利用酸處理的方法可以將自由態(tài)的PdO和CexPd1-xO2-d固溶

5、體中Pd2+分開。600℃焙燒的PdO-CeO2/SiO2催化劑具有較高的CO氧化反應性能。CO化學吸附實驗結果表明，自由態(tài)的PdO的活性要高于CexPd1-xO2-d固溶體中Pd2+的活性，轉換頻率分別為分別為3.27×10-2 s-1和0.49×10-2 s-1。PdO-CeO2/SiO2催化劑的活性要高于PdO/SiO2催化劑的活性。這是歸因于催化劑中自由態(tài)PdO和CexPd1-xO2-d固溶體中Pd2+的協(xié)同作用。
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