CuO-MxOy催化劑在水煤氣變換反應(yīng)中的應(yīng)用.pdf

1、尋找低溫高活性和高穩(wěn)定性的水煤氣變換反應(yīng)催化劑是燃料電池商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前,傳統(tǒng)的低溫Cu-Zn系和高溫Fe-Cr系水煤氣變換反應(yīng)催化劑均不能滿(mǎn)足燃料電池的要求。本文采用雙功能變換催化劑,將CuO負(fù)載在CeO2及Fe2O3載體上,通過(guò)對(duì)其制備方法、組分含量、氧化物摻雜改性等因素的考察,對(duì)催化劑從物理和化學(xué)性質(zhì)上進(jìn)行優(yōu)化改良,從而獲得具有低溫高活性和高穩(wěn)定性的水煤氣變換反應(yīng)催化劑。采用N2物理吸附、X-射線粉末衍射(XRD)、

2、H2-程序升溫還原(H2-TPR)、透射電鏡(TEM)、X光電子能譜(XPS)和紫外-可見(jiàn)漫反射(UV-visDRS)等表征手段對(duì)催化劑進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和物相分析,并與催化劑的活性結(jié)果相關(guān)聯(lián),得到一些具有理論意義與應(yīng)用價(jià)值的結(jié)論。通過(guò)理論與實(shí)踐的結(jié)合,制備出所需的低溫高活性和高穩(wěn)定性催化劑。
　　論文所得主要結(jié)果如下:
　　1.采用共沉淀法制備了CuO-CeO2催化劑,優(yōu)化了制備方法、CuO含量、H2預(yù)處理溫度及沉淀劑滴加方式等制

3、備參數(shù)。結(jié)果表明:共沉淀法制備的20％CuO-CeO2催化劑表現(xiàn)出相對(duì)較高的水煤氣變換反應(yīng)活性;并流沉淀劑可以進(jìn)一步提高CuO分散度,降低催化劑的還原溫度;H2預(yù)處理可以使催化劑在反應(yīng)前生成活性組分Cu0和Cu+,有利于水煤氣變換反應(yīng)的進(jìn)行,但過(guò)度還原會(huì)破壞CuO與載體CeO2的相互作用,對(duì)反應(yīng)不利。
　　2.通過(guò)改變催化劑的組成,發(fā)現(xiàn)經(jīng)500℃焙燒的50%CuO-Fe2O3和60%CuO-Fe2O3催化劑經(jīng)200℃H2還原處理后

4、活性相對(duì)較好,在250℃時(shí)CO轉(zhuǎn)化率分別可達(dá)52.8%和54.8%。Cu+和Cu0的協(xié)同被認(rèn)為是主要的活性組分,但CuO與載體之間的相互作用所產(chǎn)生的CuFe2O4物相對(duì)水煤氣變換反應(yīng)也有積極貢獻(xiàn)。催化劑的活性與穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果表明,過(guò)度還原會(huì)破壞CuO與Fe2O3之間的相互作用,導(dǎo)致活性下降;CuO-Fe2O3催化劑在反應(yīng)30h后粒徑明顯增大,活性組分發(fā)生燒結(jié),導(dǎo)致催化劑穩(wěn)定性下降。
　　3.摻雜NiO、Al2O3、CeO2等金屬氧