新型碳材料復(fù)合物催化劑用于富氫氣氛下CO優(yōu)先氧化及CO完全氧化反應(yīng).pdf

1、一氧化碳氧化和優(yōu)先氧化均是放熱反應(yīng)，這導(dǎo)致傳統(tǒng)氧化物催化劑上因傳熱不佳容易形成熱點，而這些熱點的存在有利于吸熱的逆水煤氣變化反應(yīng)發(fā)生，從而影響CO的凈化效果。石墨烯、納米碳管等碳材料具有良好的導(dǎo)熱性能，理論來說，在CO氧化催化劑中引入石墨烯或納米碳管成分，可能避免熱點生成，抑制逆水煤氣變換反應(yīng)的發(fā)生，該類復(fù)合物應(yīng)該是一種值得研究的CO氧化及CO優(yōu)先氧化催化劑。
　　本文采用改進Hummers法以天然石墨為原料制備了氧化石墨，在此基

2、礎(chǔ)上通過低溫?zé)崤蛎浄ê突瘜W(xué)還原氧化石墨法分別制備了石墨烯，并采用SEM，TEM，XRD等表征手段對所制得的碳材料的形貌進行表征。采用石墨烯和氧化石墨作載體，過體積浸漬法制備了一系列負(fù)載金屬催化劑，以CO完全氧化反應(yīng)為探針，初步研究了石墨烯載體與所負(fù)載金屬納米顆粒之間相互作用，探索石墨烯及氧化石墨材料在催化反應(yīng)中的應(yīng)用價值。
　　研究結(jié)果表明，250℃以下碳材料載體如Gn、GO本身表現(xiàn)出對CO氧化反應(yīng)惰性，而浸漬法制備的不同碳材料載

3、體負(fù)載的金屬復(fù)合物催化劑則表現(xiàn)出一定的CO氧化活性，順序為：PtNi/Gs(GO)＞Pt/Gs(GO)＞Ni/Gs(GO)＞Gs(GO)。其中，PtNi/Gs（1wt.％Pt1.5wt.%Ni）催化劑在質(zhì)量空速98000ml·g-1·h-1下，從175℃開始達到完全轉(zhuǎn)化，表現(xiàn)出了良好的CO完全氧化性能。TPR，TEM，XPS等表征結(jié)果表明，催化劑表面PtNi合金相的形成起到了關(guān)鍵作用。
　　通過過體積浸漬法、檸檬酸絡(luò)合法和化學(xué)還原

4、法制備了一系列Pt、PtNi負(fù)載的石墨烯催化劑，通過對催化劑制備條件的考察，研究金屬或金屬氧化物在此類碳材料上的負(fù)載情況，研究催化劑結(jié)構(gòu)對CO優(yōu)先氧化催化性能的影響。詳細(xì)考察了制備方法、前驅(qū)物濃度、助劑Ni的加入、表面活性劑的加入等制備條件對催化劑物理化學(xué)性質(zhì)的影響。主要得出以下結(jié)論：過體積浸漬法制備的Pt系負(fù)載石墨烯催化劑上，活性組分Pt、Ni顆粒細(xì)小，分散最為均勻，石墨烯載體具有的較大比表面積，有利于活性組分金屬在催化劑表面的均勻分

5、散，是其成為潛在催化劑載體的重要原因。
　　CNTs具有很好的導(dǎo)熱性，將Co3O4-CeO2催化劑與CNTs復(fù)合可以減緩催化劑上熱點的生成，抑制CO2和H2發(fā)生逆水煤氣變換反應(yīng)，削弱CO2的負(fù)面影響。本文中，利用機械混合法和浸漬法將納米碳管與Co3O4顆粒復(fù)合，制備了納米碳管負(fù)載的Co3O4及Co3O4-CeO2系列催化劑，通過提高活性組分Co3O4在載體上的分散，改善催化劑性能。
　　本文闡述了一種新的制備大孔-介孔材料的

6、方法，采用納米碳管做造孔劑，制備出納米碳管與α-Al2O3大孔整體式復(fù)合材料，通過煅燒去除復(fù)合材料中的納米碳管模板，從而在大孔孔壁上引入介孔，通過控制介孔的數(shù)量和尺寸，達到增加材料的比表面積的目的。在此介孔-大孔α-Al2O3載體基礎(chǔ)上負(fù)載Ru，制備出了一系列不同活性組分含量的Ru/α-Al2O3催化劑，并將其應(yīng)用于PROX反應(yīng)中，均表現(xiàn)出了良好的催化活性。其中以催化劑2wt.%Ru/CNTs-α-Al2O3-750最優(yōu)，在反應(yīng)氣組成為