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《負載型pd-al2o3催化劑改性探究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、負載型Pd/A1203催化劑改性探究【摘要】添加助劑對催化劑的活性有明顯的改善作用，其中以助劑CeO2修飾的催化劑活性最好，Mg修飾的催化劑活性次之，K修飾的催化劑活性最差?！娟P(guān)鍵詞】CH4；催化劑；催化氧化；助劑0概述目前做為能源使用的煤層氣仍然以火焰燃燒的方式加以利用，而傳統(tǒng)的火焰燃燒方式燃燒效率低下，尾氣中污染物含量高，對環(huán)境的污染非常厲害目前全球性的兩大問題就是環(huán)境污染和能源短缺。尋找而一種能充分利用能源并能實現(xiàn)有害氣體零排放的有效途徑是催化氧化痊類。應(yīng)用A1203作載體時，催化劑表現(xiàn)出較好的活性，如10%Ce-2%Pd/A1203的催化活性比2
2、%Pd/A1203和5%K-2%Pd/A1203兩種催化劑的活性都要高。添加助劑對催化劑的活性有明顯的改善作用，其中以助劑Ce02修飾的催化劑活性最好，Mg修飾的催化劑活性次之，K修飾的催化劑活性最差。研究發(fā)現(xiàn)，隨著反應(yīng)時間的增加，催化劑的活性都有所提高，說明催化劑在催化劑反應(yīng)初期都有一個活性位的活化過程。1催化燃燒實質(zhì)催化燃燒反應(yīng)是以化學(xué)能的高效轉(zhuǎn)化為目的，作為能量或動力的提供者。催化燃燒是典型的氣-固相催化反應(yīng)，它借助催化劑降低了反應(yīng)的活化能，使其在較低的起燃溫度200?300°C下進行無焰燃燒，有機物質(zhì)氧化發(fā)生在固體催化劑表面，同時產(chǎn)生C02和H2
3、0,以及放出大量的熱量，其氧化反應(yīng)溫度低。2Pd催化劑在CH4催化燃燒研究中的進展根據(jù)燃燒催化劑的組成，CH4催化燃燒的高效催化劑可以分過渡金屬氧化物類催化劑、復(fù)雜氧化物催化劑和貴金屬催化劑三類。過渡金屬氧化物催化劑可以簡單的分為單一金屬氧化物和混合金屬氧化物燃燒催化劑，如鈣鈦礦、尖晶石、燒綠石、固溶體和六鋁酸鹽催化劑，其中鈣鈦礦型催化劑的研究比較廣泛。復(fù)雜金屬氧化物類催化劑一般具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐高溫性能好，抗中毒能力以及CH4燃燒的起燃溫度高和高溫活性穩(wěn)定的特點。這類催化劑主要主要用于CH4的高溫燃燒。金屬氧化物催化劑的價格比較便宜，但是相對的比活性（單
4、個活性位的催化能力）較低、起燃溫度較高、起燃燒到全轉(zhuǎn)化的溫度相差較大。貴金屬燃燒催化劑（包括貴金屬或負載型貴金屬氧化物催化劑）具有良好的低溫活性，是低溫催化劑燃燒最常用的催化劑。貴金屬的高活性來自于金屬狀態(tài)的原子對0-0、C-H較強的活化能力，表面活化使得原本穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)形成反應(yīng)性能極強的自由基，從而觸發(fā)鏈反應(yīng)。在各種貴金屬催化劑中，Pd和Pt受到廣泛的研究，因為其他貴金屬的揮發(fā)性比二者的更高。貴金屬催化劑與過渡金屬氧化物催化劑相比，最大的優(yōu)勢在于具有更高的活性（低于500°C）o但是，在應(yīng)用中常常會遇到活性組分的揮發(fā)，燒結(jié)和中毒等問題。而且，純貴金屬
5、催化劑較貴，不太合適催化燃燒的商業(yè)化應(yīng)用。下面，以載體的不同對研究較多的Pd催化劑作相關(guān)的敘述。3多種形式為載體的催化劑3.1以A1203和Si02為載體A1203和SiO2在催化工業(yè)中被大量用作活性組分的傳統(tǒng)載體，因為這兩種載體具有良好的熱穩(wěn)定性，大的比表面積,抗熱沖擊和機械震動以及經(jīng)濟可行性。Pd/A1203和Pd/SiO2通常是將Pd負載在以商業(yè)用途的A1203和SiO2載體上。為了改善Pd催化劑的活性，A1203和SiO2載體一般用溶膠-凝膠法制備。有關(guān)A1203或SiO2為載體的負載型Pd催化劑在CH4催化燃燒中的應(yīng)用的報道很多。這方面的研究主
6、要集中在：殘留C1-對催化劑活性的影響，CH4氧化動力學(xué)，活性位的性質(zhì)，Pd顆粒大小和反應(yīng)產(chǎn)物對催化活性的影響等方面。3.2摻雜Pd/A1203催化劑體系載體是催化劑的重要組成。載體不僅作為活性組分的Pd支撐體，而且對Pd的分散度和燃燒活性具有很大的影響。載體本身也會表現(xiàn)出一定的催化活性。但是，在實際的CH4燃燒過程中需要具有不同的活性催化劑，而傳統(tǒng)的單一的A1203載體負載的Pd催化劑不能夠滿足。常用的y-A1203載體在經(jīng)歷高溫度燒結(jié)是，將發(fā)生Y-S-9-a的晶型的轉(zhuǎn)變，進而引起比表面積的大幅度減少，這必然導(dǎo)致催化劑活性的降低。同時，因為A13+為三
7、價，A1203在結(jié)構(gòu)上是帶陽離子空穴的尖晶石。而金屬離子會占據(jù)這些空穴進而進入A1203晶格發(fā)生固相反應(yīng)生成催化劑活性極低的鋁酸鹽。大量的研究也表明，在一定的溫度下，A1203會與許多金屬氧化物發(fā)生固相反應(yīng)生成活性極低的鋁酸鹽而導(dǎo)致失活。所以，早期的普通A1203為載體的催化劑老化后嚴重失活。3.3以分子篩為載體的Pd催化劑在催化研究中，分子篩是研究人員最常采用的催化劑或催化劑載體材料，用途十分廣泛。就由于分子篩負載Pd催化劑而言，由于其具有高的氧化活性能而被廣泛地應(yīng)用在碳氫化合物，選擇性NOx催化氧化消除中。迄今報道的用于負載Pd催化劑的分子篩載體主要
8、有ZSM-5,Mordenite,Ferrierite,SAPO。這些Pd分子篩
