负载型钯铜催化剂对CO低温氧化的催化性能研究

来源 :华东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zihaocn
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CO广泛存在于燃料电池、封闭内循环式CO2激光器、以及密闭系统(如:飞机、潜艇、航天器等)内,催化氧化可高效的脱除CO但催化剂在实际应用中受环境影响显著,如反应温度和相对湿度。  负载型钯铜催化剂,在室温(30℃),相对湿度100%下具有良好的CO催化氧化性能;而随着反应温度降低到0℃、相对湿度100%时,其CO氧化反应性能随着时间变化显著。因此,通过筛选载体和载体修饰,以提高催化剂在低温、水汽条件下的稳定性能;同时利用N2吸-脱附、XRD、H2-TPR、ICP-AES、XPS和In-situ DRIFTS等表征技术研究了催化剂的物理和化学结构、氧化还原性能以及CO氧化反应机理。研究结论主要如下:  (1)对于氧化铝载体,选用适量的氟(0.2M)、磷(5%)、钛(Ti∶Al=1∶4)、铈(20%)进行改性,可改善催化剂在水汽条件下的催化稳定性。对于氮化硼载体,负载2.8%Cu和1.7%Pd,350℃氮气焙烧制备的催化剂,水汽条件下CO转化率可保持在70%,稳定运行60h。  (2)二乙氧基二甲基硅烷预处理氧化铝载体,有效提高催化剂的稳定性;CO的转化率在60h内由87%降到73%。催化剂失活的原因是由于Cu物种从催化剂表面迁移到内部,催化剂表面Cu/Pd比降低;降低了活性物种Cu与Pd的接触程度,导致催化剂表面Pd和Cu物种化学状态发生变化。  (3)催化剂制备过程中引入多巴胺的步骤对催化剂的活性和稳定性影响显著,其中多巴胺处理氧化铝载体制备的催化剂在水汽条件下的失活速度降低。与参比催化剂相比,CO完全氧化温度向低温偏移,且其在水汽条件下的失活速度降低。改性后催化剂依然保持了活性物种Pd和Cu之间的紧密接触,同时水汽条件下Pd2+更易被还原成Pd+且Cu+氧化速度加快,从而保证了CO氧化还原循环的发生。
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