高活性二氧化铈负载钯燃烧催化剂的研究--CO与CH4氧化反应的活性位.pdfVIP

高活性二氧化铈负载钯燃烧催化剂的研究 ——CO和CH。氧化反应的活性位 罗孟飞袁贤鑫郑小明 (杭州大学催化研究所，杭州310028) CO氧化反应在汽车尾气和工业废气净化处理及其CO：激光器等领域有广泛的应用；CH。是 碳氢化合物中最为稳定的物质，在挥发性有机物(VOCS)净化反应中具有代表性。因此，CO和CH。 氧化常常被视为评选环保催化剂的模型反应。负载型Pd催化剂广泛用于VOCS和汽车尾气的净 化，负载于不同载体其催化活性有很大的差别[1‘2]。在前文[2’”中已报道以CeO：为载体的负载 CuO和Pd催化剂的CO氧化活性明显优于其它载体的催化剂。如何提高催化剂的活性一直是燃 烧催化剂研究的目标。本文考察了二氧化铈负载钯催化剂的CO和CH。的氧化活性，结合XRD、 CO—TPR表征，讨论了cO和CH。的氧化反应的括性位。 1试验部分 载体CeOz采用硝酸亚铈热分解得到，催化剂制备采用常规的浸渍法，于650C焙烧4h。CO 和CH。的氧化活性评价在常压固定床流动反应装置上进行．CO氧化反应气组分为；CO2．4％，O。 50 1．2％，其余为N。；CH。氧化反应气组分为：CH。2．8％，O：8％，其余为N。。催化剂装量1rflg，反 应气流速80mL／min。 CO—TPR实验采用色谱法热导检测，催化剂30 mg，还原气为含10％CO的He。流速30mI。／ rain，升温速率10C／rain。CO—TPR过程产生的CO：用0．5nm分子筛吸收。 2结果与讨论 2．1 Pd／CeO：催化剂的CO和CH。的氧化活性 表I是不同负载量Pd／CeO。催化剂的CO和CH。的氧化活性，氧化活性以CO和CH。转化 率90％的反应温度Y’。。来表征。从表1可见，随着Pd负载量增加到2％，CO氧化活性显著提高，负 载量大于2％催化剂的活性几乎不变．而甲烷氧化的活性变化规律与CO氧化活性完全不同。少量 的Pd对CH。氧化活性不但没有帮助，反而有抑制作用。当Pd负载量大于1．5oA后，进一步提高负 C， 载量对活性有较大影响。对于Pd／CeO。(5Voo)催化剂CO和CH。氧化的71。。分别是45C和310 活性明显高于文献报道的其它载体的负载Pd催化剂，表明该催化剂具有十分诱人的工业应用前 景。催化剂的XRD结果表明，Pd负载量小于2％的样品，没有检测到PdO或Pd的衍射峰，Pd负 载量为5％的催化剂出现微弱的PdO衍射峰。结合活性和XRD结果，推测，CO氧化的活性位是分 散性较好的PdO．而CH。氧化的活性位则是晶粒较大的PdO。为了进一步证实上述推测．选用比 表面积较小的CeO：(20 n12／g)作为载体，用相同方法负载2％的Pd，结果发现，该催化剂的CH。氧 化活性提高，而CO氧化活性下降．这与Pd在比表面积较小的CeO。上．分散性较低因素有关。 表2是高温焙烧对Pd／CeO：(5％)催化剂活性的影响。从表2可见，随着焙烧温度升高，CO和CH。 氧化的活性总体上呈下降趋势。但是800C焙烧对催化活性影响不大。 ● ·818· 表1 负载量对Pd／CeO：催化剂CO和CIt。氯化活性的影响 2．2 CO—TPR表征 图1是催化剂的CO—TPR图谱。从图1可 见，纯PdO在320C左右出现一个还原峰，当Pd 负载量5％和10％时，催化剂有三个还原峰(n、卢、 y)，随着负载量的减少，y峰和卢峰依次消失，负 趟 ● 载量≤0．75％时，只能观察到a峰。随着负载量■ 的增加，a峰向低温方向移动，而，峰则向高温方 粤 ■ 向移动，但是p峰的位置几乎不变。7峰温度和纯 鬟