介孔—大孔整體型催化劑的制備及用于CO優(yōu)先氧化的研究.pdf

1、富氫氣氛中CO優(yōu)先氧化反應(CO-PROX)作為質子交換膜燃料電池氫源系統(tǒng)中氫氣凈化的一個重要組成部分，其反應器的“小/微型化”是近年來研究的熱點。本文抓住實現(xiàn)富氫氣氛中CO-PROX反應器“小/微型化”這一條主線對研究工作進行開展，旨在開發(fā)出高性能的新型催化劑，同時有效的縮小CO-PROX反應器的體積。
　　 向具有大孔結構的整體型聚苯乙烯(PS)模板中填充氧化鋁水溶膠，得到具有大孔結構的α-Al2O3(M-α-Al2O3)，

2、然后在其大孔壁上添加γ-Al2O3涂層，可以提高載體的比表面積，負載活性組分Pt和Ni后用于CO-PROX反應，在1vol.％CO、1 vol.％O2、50 vol.％H2、12.5 vol.％CO2、15 vol.％H2O和N2平衡的反應氣氛中，體積空速為16，000 h-1的條件下，當反應溫度區(qū)間為140-180℃時該催化劑能將CO出口濃度凈化到100 ppm以下；該催化劑具有實現(xiàn)CO-PROX反應器小/微型化的潛能。
　　

3、 以PS為大孔結構的硬模板，非離子表面活性劑三嵌段共聚物P123為介孔結構的軟模板，異丙醇鋁為鋁源，制備了具有介孔.大孔結構的整體型氧化鋁，該材料具有相互連通的大孔結構和蠕蟲狀的介孔結構；在具有大孔結構的整體型氧化鋁的孔壁上組裝介孔氧化鋁，研究發(fā)現(xiàn)通過適當?shù)脑黾咏榭籽趸X的百分含量以及選擇合適的焙燒溫度可以得到較大的比表面積和所需尺寸的介孔結構。當介孔氧化鋁的百分含量為4.4％時，以其為載體負載的Pt-Ni催化劑用于CO-PROX反應具

4、有較好的抗H2O和CO2性能。
　　 以混酸H2SO4/HNO3氧化處理后的碳納米管為載體負載的Pt-Ni催化劑用于CO-PROX反應，在1 vol.％CO、1 vol.％O2、50 vol.％H2和N2平衡的反應氣氛中，該催化劑具有較高的催化活性和選擇性，反應氣氛中12.5 vol.％CO2的加入，對CO的轉化率具有輕微的負面影響。而15 vol.％H2O的加入使CO的轉化率在100-120℃降低，可能是由于水通過毛細管作用凝

5、聚在碳納米管的微孔中；當反應溫度升高時，水的加入對CO的轉化具有促進作用。
　　 向PS模板中填充碳納米管-氧化鋁水溶膠，制備得到了碳納米管-氧化鋁復合的具有介孔-大孔結構的整體型材料。該整體型復合材料具有相互連通的大孔結構和可調的介孔，并且碳納米管可以均勻分散在氧化鋁基體中。研究發(fā)現(xiàn)加入適量的CNTS以及在合適的焙燒溫度條件下可以有效的提高復合材料的抗壓強度以及導熱系數(shù)，其中整體型復合材料5wt.％CNT-Al2O3-1300