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《不同載體負(fù)載的pd催化劑上co氧化性能比較》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第38卷第5期稀有金屬材料與工程V01.38,No.52009焦5月RAREMETALMATERIALSANDENGn惦ERINGMay2009不同載體負(fù)載的Pd催化劑上CO氧化性能比較畢玉水,趙曉紅(泰山醫(yī)學(xué)院,山東泰安271016)摘要:采用沉淀.沉積法制備了一系列不同載體負(fù)載的納米Pd催化劑。以CO氧化為模型反應(yīng),考察了載體差異對(duì)催化劑CO催化氧化性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),載體對(duì)Pd催化劑的CO催化氧化性能影響較大,以分子篩為載體的Pd催化劑的活性明顯優(yōu)于金屬氧化物擔(dān)載的催化劑。同時(shí),考察了反應(yīng)溫度、時(shí)間、空速及加濕
2、條件等對(duì)催化荊CO氧化活性的影響,并利用XRD和XPS等測(cè)試手段對(duì)催化劑體相結(jié)構(gòu)和表面狀態(tài)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:催化劑的活性隨著反應(yīng)溫度的升高而增加,隨著空速的增加而降低。XRD和XPS結(jié)果證實(shí)不同載體負(fù)載的催化劑其表面活性Pd物種的狀態(tài)有較大差異,分子篩載體利于活性Pd物種向催化劑表面遷移,這種作用以及Pd物種的高分散與催化劑的活性直接相關(guān)。關(guān)鍵詞:載體;Pd催化劑;CO氧化;活性中圖法分類號(hào);0643.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼;A文章編號(hào):1002-185X(2009)05?0870—06低溫CO催化氧化在環(huán)境保護(hù),空氣凈化、封閉內(nèi)循環(huán)式C
3、02激光器、CO氣體傳感器,CO防毒面罩以及燃料電池等方面具有廣闊的應(yīng)用前景,因而倍受關(guān)注【卜4】。此外在理論研究方面,該反應(yīng)還常常用作研究氧化催化劑的模型反應(yīng),以揭示催化劑結(jié)構(gòu)與性能性質(zhì)對(duì)負(fù)載Au催化劑的NO還原活性、H2和CO氧化活性有顯著影響【18】。Moto等【19】發(fā)現(xiàn)負(fù)載在Si02、A1203和Si02.A1203上的Pd催化劑的CH4氧化活性和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)各不相同。鐘依均等【20】發(fā)現(xiàn)載體對(duì)銀催化劑的CO氧化活性及其表面氧化性質(zhì)影響較大。的關(guān)系,探討其反應(yīng)機(jī)理【5q01。目前,有關(guān)Pd催化CO氧化新材料的研究較為活
4、躍,CO的低溫催化氧化是典型的表面催化反應(yīng),催化反應(yīng)取決于表面活性中心的性質(zhì)。貴金屬以其良好的CO、02吸附和活化性能是催化CO完全氧化的首選催化劑。Pd是這類催化劑的常用活性組分。對(duì)其反應(yīng)機(jī)理,一般認(rèn)為Pd催化劑上的CO氧化遵循Langmuir-Hinshelwood機(jī)制【1卜”】,然而對(duì)于活性物種的研究,卻仍存在諸多分歧。如有文獻(xiàn)認(rèn)為[14.t5】,Pd催化劑表面的活性物種為零價(jià)金屬Pd粒子,而Luo等【16】研究認(rèn)為PdO是主要活性物種,Venezia,Jaeger等【6’17】的研究則證明催化劑表面活性組分為Pd和PdO,Kul
5、shreshtha等【7】研究提出一定量非化學(xué)計(jì)量PdO。(0<朋<1=的形成對(duì)CO氧化反應(yīng)有促進(jìn)作用。一般而言,催化劑的活性中心常常為一些結(jié)構(gòu)缺陷位,若活性高,其穩(wěn)定性相對(duì)就差,因此要同時(shí)滿足活性和穩(wěn)定性的要求較為困難,這是目前催化劑設(shè)計(jì)遇到的重要瓶頸。載體對(duì)催化劑的活性和穩(wěn)定性影但以分子篩為載體的催化劑設(shè)計(jì)、制備與反應(yīng)化學(xué)研究還很少涉及。分子篩具有較大的比表面積、較高的穩(wěn)定性和豐富的三維立體空間孔結(jié)構(gòu)等特點(diǎn),并同時(shí)兼?zhèn)浼{米材料的特征,在其表面構(gòu)建催化活性中心可望起到多功能催化的作用【211。負(fù)載型Pd催化劑通常采用傳統(tǒng)浸漬法制備,
6、即先將活性組分與載體等體積浸漬,使活性組分分散在載體上,然后經(jīng)煅燒等后續(xù)處理制得;這樣制備的催化劑其活性和穩(wěn)定性一般不高,活性組分分散度較差。本研究采用沉淀.沉積法,以Pd為主活性組分,以結(jié)構(gòu)不同的13X和ZSM.5分子篩為載體制備催化劑,并與傳統(tǒng)氧化物載體負(fù)載的催化劑相比較,考察載體對(duì)催化劑CO氧化性能的影響,還與XRD和XPS等表征結(jié)果相關(guān)聯(lián),詳細(xì)探討了不同載體負(fù)載的催化劑其表面狀態(tài)與催化反應(yīng)性能之間的構(gòu)效關(guān)系和CO氧化反應(yīng)機(jī)理。響較大,因此許多研究者將工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到載體上,其中研究較多的是氧化物載體。例如:氧化物載體的1實(shí)驗(yàn)
7、收稿日期:2008-05.10基金項(xiàng)目:泰山醫(yī)學(xué)院博士基金項(xiàng)IEl(939);泰山醫(yī)學(xué)院自然科學(xué)科研計(jì)劃項(xiàng)l目(2007zk068).泰山醫(yī)學(xué)院青年科學(xué)基金資助項(xiàng)I目(972)作者簡(jiǎn)介:畢玉水,男,1977年生,博士,副教授,泰山醫(yī)學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院,山東泰安271016,E-mail:ysbi@tsmc.edu.cn萬方數(shù)據(jù)第5期畢玉水等:不同載體負(fù)載的Pd催化劑上CO氧化性能比較-871?載體Si02由青島海洋化工廠提供,13X分子篩伽s加^l_5)由上海環(huán)球聯(lián)碳分子篩有限公司提供,ZSM.5分子篩(nsi/n^l_18)由
8、蘭州煉油總廠催化劑廠提供,Ce02由硝酸亞鈰經(jīng)650℃空氣氣氛中分解4h制得。硝酸鈀由中國醫(yī)藥集團(tuán)上?;瘜W(xué)試劑公司提供。負(fù)載型Pd催化劑采用沉淀.沉積法制備,Pd負(fù)載量為O.7%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。根據(jù)催化劑的組