制備方法對Pd-Cu/凹凸棒土催化劑CO低溫催化氧化性能影響
來源：中國凹凸棒土網(wǎng) 10-26 22:42
CO低溫催化氧化在過濾式自救器和消防自救呼吸器、CO氣體傳感器、機動車?yán)鋯游矚饪刂?、燃料電池、封閉內(nèi)循環(huán)式CO2激光器、煙草降害以及密閉系統(tǒng)（如：潛艇、航天器等）內(nèi)微量CO控制等方面具有廣泛的應(yīng)用，同時，在多相催化領(lǐng)域， CO低溫催化氧化還被用做探針反應(yīng)，揭示催化劑及載體織構(gòu)、結(jié)構(gòu)、形貌和表面性質(zhì)等與催化性能的關(guān)系。因此，CO低溫催化氧化具有重要的實用價值和廣泛的理論研究意義。
負(fù)載型Wacker催化劑由于其組成中包含豐富的Cl-，并且H2O分子參與CO催化氧化循環(huán)反應(yīng)過程，在水汽和鹵化物存在的條件下，不僅表現(xiàn)出高的CO催化氧化性能，同時具有非貴金屬氧化物催化劑和貴金屬催化劑難以比擬的抗水性、抗鹵化物中毒等優(yōu)勢，受到研究者的青睞。在過去幾十年中，關(guān)于負(fù)載型Wacker催化劑的研究主要集中在載體的選擇、助劑的添加、反應(yīng)條件和反應(yīng)機理研究等方面，并取得了重要進展。近年來，關(guān)于制備方法對負(fù)載型Wacker催化劑CO催化氧化性能影響的研究引起了科研工作者的興趣。本課題組前期以天然凹凸棒土（APT）為載體，探討了活性組分比例、助劑Cu(NO3)2的添加以及焙燒溫度等對Pd-Cu/APT催化劑結(jié)構(gòu)及其CO催化氧化性能的影響。
本文在課題組前期研究工作基礎(chǔ)上，通過FT-IR、XRD、TEM、N2-physisorption和H2-TPR等表征手段，著重研究了浸漬法和氨蒸發(fā)法等兩種不同方法對Pd-Cu/APT催化劑織構(gòu)、結(jié)構(gòu)、形貌、Cu物種存在形式、氧化還原性能及其CO催化氧化性能的影響規(guī)律，同時，進一步對不同氨初始濃度制備的Pd-Cu/APT催化劑進行系統(tǒng)表征，深入探討了氨蒸發(fā)法制備過程中初始氨濃度對Pd-Cu/APT催化劑結(jié)構(gòu)性能的影響。得到的主要結(jié)果和結(jié)論如下：
1.不同制備方法對Pd-Cu/APT催化劑結(jié)構(gòu)及其CO低溫催化氧化性能的影響
在反應(yīng)原料氣組成為0.5％CO，3.3%H2O，空速6000 h-1，反應(yīng)溫度為室溫的反應(yīng)條件下，氨蒸發(fā)法制備的Pd-Cu/APT上初始CO轉(zhuǎn)化率即可達到100%，且至少在160 min內(nèi)可維持CO完全轉(zhuǎn)化。相同反應(yīng)條件下浸漬法制備的Pd-Cu/APT催化劑上初始 CO轉(zhuǎn)化率低于10%，明顯低于氨蒸發(fā)法制備的催化劑。表征結(jié)果表明，浸漬法制備的催化劑上Cu物種以CuCl2·2H2O形式存在，而氨蒸發(fā)法制備的催化劑上Cu物種則主要是 Cu2(OH)3Cl物相，同時呈現(xiàn)出納米片層結(jié)構(gòu)，且與 Pd物種以及載體產(chǎn)生了較強的相互作用，較浸漬法制備的催化劑更易于還原。因此，氨蒸發(fā)法制備的催化劑較浸漬法制備的催化劑表現(xiàn)出更高的催化性能。
2.氨濃度對氨蒸發(fā)法制備Pd-Cu/APT催化劑CO催化氧化性能的影響
在常溫25℃，CO體積分?jǐn)?shù)1.5%，空速6000 h-1和原料氣經(jīng)3.3%水蒸氣加濕的條件下，適宜氨濃度（添加10 ml氨水）制備的催化劑初活性最高，CO轉(zhuǎn)化率高達70%，低氨濃度（5 ml氨水）和高氨濃度（15 ml氨水）制備的催化劑上CO轉(zhuǎn)化率明顯降低，前者約30%，后者僅有20%。催化劑表征結(jié)果表明，在較低或過高氨濃度條件下，制備的Pd-Cu/APT中Cu物種均主要以CuO為主；適宜的氨濃度有利于穩(wěn)定 Cu2(OH)3Cl物相的形成，其薄片狀的形貌特征，良好的分散狀態(tài)，以及與 Pd物種間較強的相互作用，顯著提高了CO催化氧化性能。
關(guān)鍵詞：
負(fù)載型Wacker催化劑 一氧化碳 催化氧化性能 浸漬法 氨蒸發(fā)法 制備方法
作者：
范莉淵
學(xué)位授予單位：
山西大學(xué)
授予學(xué)位：
碩士
學(xué)科專業(yè)：
物理化學(xué)
導(dǎo)師姓名：
王永釗 趙永祥
學(xué)位年度：
2015
語種：
中文
分類號：
TQ426.6
在線出版日期：
2016年06月02日（萬方平臺首次上網(wǎng)日期，不代表論文的發(fā)表時間）
負(fù)載型Wacker催化劑由于其組成中包含豐富的Cl-，并且H2O分子參與CO催化氧化循環(huán)反應(yīng)過程，在水汽和鹵化物存在的條件下，不僅表現(xiàn)出高的CO催化氧化性能，同時具有非貴金屬氧化物催化劑和貴金屬催化劑難以比擬的抗水性、抗鹵化物中毒等優(yōu)勢，受到研究者的青睞。在過去幾十年中，關(guān)于負(fù)載型Wacker催化劑的研究主要集中在載體的選擇、助劑的添加、反應(yīng)條件和反應(yīng)機理研究等方面，并取得了重要進展。近年來，關(guān)于制備方法對負(fù)載型Wacker催化劑CO催化氧化性能影響的研究引起了科研工作者的興趣。本課題組前期以天然凹凸棒土（APT）為載體，探討了活性組分比例、助劑Cu(NO3)2的添加以及焙燒溫度等對Pd-Cu/APT催化劑結(jié)構(gòu)及其CO催化氧化性能的影響。
本文在課題組前期研究工作基礎(chǔ)上，通過FT-IR、XRD、TEM、N2-physisorption和H2-TPR等表征手段，著重研究了浸漬法和氨蒸發(fā)法等兩種不同方法對Pd-Cu/APT催化劑織構(gòu)、結(jié)構(gòu)、形貌、Cu物種存在形式、氧化還原性能及其CO催化氧化性能的影響規(guī)律，同時，進一步對不同氨初始濃度制備的Pd-Cu/APT催化劑進行系統(tǒng)表征，深入探討了氨蒸發(fā)法制備過程中初始氨濃度對Pd-Cu/APT催化劑結(jié)構(gòu)性能的影響。得到的主要結(jié)果和結(jié)論如下：
1.不同制備方法對Pd-Cu/APT催化劑結(jié)構(gòu)及其CO低溫催化氧化性能的影響
在反應(yīng)原料氣組成為0.5％CO，3.3%H2O，空速6000 h-1，反應(yīng)溫度為室溫的反應(yīng)條件下，氨蒸發(fā)法制備的Pd-Cu/APT上初始CO轉(zhuǎn)化率即可達到100%，且至少在160 min內(nèi)可維持CO完全轉(zhuǎn)化。相同反應(yīng)條件下浸漬法制備的Pd-Cu/APT催化劑上初始 CO轉(zhuǎn)化率低于10%，明顯低于氨蒸發(fā)法制備的催化劑。表征結(jié)果表明，浸漬法制備的催化劑上Cu物種以CuCl2·2H2O形式存在，而氨蒸發(fā)法制備的催化劑上Cu物種則主要是 Cu2(OH)3Cl物相，同時呈現(xiàn)出納米片層結(jié)構(gòu)，且與 Pd物種以及載體產(chǎn)生了較強的相互作用，較浸漬法制備的催化劑更易于還原。因此，氨蒸發(fā)法制備的催化劑較浸漬法制備的催化劑表現(xiàn)出更高的催化性能。
2.氨濃度對氨蒸發(fā)法制備Pd-Cu/APT催化劑CO催化氧化性能的影響
在常溫25℃，CO體積分?jǐn)?shù)1.5%，空速6000 h-1和原料氣經(jīng)3.3%水蒸氣加濕的條件下，適宜氨濃度（添加10 ml氨水）制備的催化劑初活性最高，CO轉(zhuǎn)化率高達70%，低氨濃度（5 ml氨水）和高氨濃度（15 ml氨水）制備的催化劑上CO轉(zhuǎn)化率明顯降低，前者約30%，后者僅有20%。催化劑表征結(jié)果表明，在較低或過高氨濃度條件下，制備的Pd-Cu/APT中Cu物種均主要以CuO為主；適宜的氨濃度有利于穩(wěn)定 Cu2(OH)3Cl物相的形成，其薄片狀的形貌特征，良好的分散狀態(tài)，以及與 Pd物種間較強的相互作用，顯著提高了CO催化氧化性能。
關(guān)鍵詞：
負(fù)載型Wacker催化劑 一氧化碳 催化氧化性能 浸漬法 氨蒸發(fā)法 制備方法
作者：
范莉淵
學(xué)位授予單位：
山西大學(xué)
授予學(xué)位：
碩士
學(xué)科專業(yè)：
物理化學(xué)
導(dǎo)師姓名：
王永釗 趙永祥
學(xué)位年度：
2015
語種：
中文
分類號：
TQ426.6
在線出版日期：
2016年06月02日（萬方平臺首次上網(wǎng)日期，不代表論文的發(fā)表時間）
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