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水煤气变换反应催化研究 作者：*** 摘要：能源问题是全球人民关注日益密切的问题，能源的高效利用和开发发新能源成为各国科学家要努力攻破的课题。氢能是一种很好的替代能源,并且燃料电池制氢系统具有高效、可靠、灵活、低污染、操作性能优良等特点,而且燃烧过程不产生任何环境污染物,使氢成为真正最清洁的燃料, 氢能无疑是最环保的能源，没有之一，所以各国都在大力开发氢燃料电池技术。制氢技术的发展有利于氢能源的广泛利用，目前水煤气变换反应(WGS, CO+H2O=CO2+H2, kJ/mol)能够有效的使等量的CO与H20反应,转变成C02和H2,因此水煤气变换反应在制氢工业中有着广泛的应用。 关键词：水煤气 变换反应 低温 催化剂 前言：随着新型燃料电池工业的兴起, 负载型金催化 剂在水煤气变换 (WGS)反应中的应用逐渐成为研究热点[1]。燃料电池具有能量效率高、环境友好等优点, 作 为固定式电源和移动式??源具有广阔的应用前景。 其中, 质子交换膜燃料电池被认为是最适宜的动力 电源。烃类和醇类 (如天然气、甲醇 )等富氢燃料 通过现场重整的方式为燃料电池提供氢源, 是近期 乃至中期最现实的燃料电池氢源解决方案[2]。 正文：水煤气变换(WGS)反应主要用于精华合成气，为合成氢的反应过程提供洁净的H2 来源，近年来，，由于以纯氢为原料的车载质子交换膜燃料电池（PEMPC）技术的兴起，是的这一静电反应再次引起研究者的极大兴趣，负载Au催化剂具有较高的低温活性、较宽的活性温区、较好的抗氧化性能及抗水性能，因而被认为是最适合用于PEMFC苛刻操纵环境的WOS催化剂之一。 目前，具有较好WGS催化活性的负载Au 催化体系包括Au/Fe2O3, Au/TiO2, Au/ThO2, Au/CuxMnyOz,Au/CeZrO4及Au/ZrO2等。其中，Au/ZrO2因性能友谊而成为近年来的研究热点。研究发现，ZrO2的晶型、颗粒及晶粒大小、表面羟基的浓度以及比表面积等性质对Au/ZrO2催化剂的性能有显著影响。例如，Au负载在单斜相ZrO2(m-ZrO2)上比负载在四方相ZrO2(t-ZrO2)上具有更高的低温WGS催化活性；ZrO2晶粒尺寸增大会减小催化剂的活性中心，即Au-ZrO2接触边界的浓度等。而这些性质又直接由ZrO2的制备方法所决定，因此选择合适的ZrO2制备方法对于提高催化剂性能、研究催化剂结构-性能之间的关系以及进一步指导催化剂的优化具有重要的意义。目前,文献所报道的Au/ZrO2催化剂中ZrO2载体主要采用回流法、沉淀法及水热模板发制备，而以无需模板剂尚未见报道[3]. 近年来, Au 催化剂越来越多地用于水煤气变换 (WGS) 反应.Haruta 等研究发现, 高度分散的 Au 催化剂具有较高的催化 CO 低温氧化反应活性, 且具 有良好的湿度增强效应. Andreeva 等研究表明, 采用共沉淀法制备 Au/α-Fe2O3 催化剂时, 沉淀 pH 值 和 Au 负载量对低温 WGS 反应活性影响较大. Fu 等研究发现, Au/CeO2 催化剂具有很高的催化活 性, 这是非金属态的 Au 与 CeO2 表面相互作用的结果.然而,在WGS 反应过程中, Au 催化剂常因纳米 Au 粒子聚集长大和表面吸附碳酸盐物种等导致其催化性能急剧下降,因而在实际应用中受到限制. 第二组分的加入是提高 Au 粒子稳定性的有效方法之一.Au-Pd合金用于催化CO氧化反应，由于Pd与Au较强的相互作用，是的Au颗粒变小及活性提高。研究发现，双组份Au-Pt 催化剂活性和稳定性远好于单金属催化剂, 但 在高温或长时间运转时, 该催化剂因表面积炭而渐失活。研究表明, 碱金属助剂可通过中和催化剂表面部分酸中心, 调变其酸碱性, 提高催化剂的抗积炭能力, 从而改善催化剂稳定性； 作为电子性助 剂, 碱金属可调变主催化剂的电子结构, 使反应分子的化学吸附能力和反应活化能发生变化；碱金属的加入还会引起催化剂几何结构的变化。因此, 可以采用 X 射线衍射 (XRD)、H2-程序升温还原[4]。 CO2和H2对低温水煤气变换反应的影响–在Au/CeO2催化剂理想和现实的重整： CO2和H2对低温水煤气变换反应的活性和–Au/CeO2催化剂失活的影响。结合动力学和原位红外光谱测量，将逐步从理想到现实。反应气氛的变化在初始活性和失活行为反应气氛的结果差异很大，在显著降低活性H2和更明显的失活的富CO2气体的存在[5]. 怎样使反应生成的H2应用于新型燃料电池就需要考虑如何除去反应所生成的H2中少量CO的除杂问题，目前对这个问题的研究也相对成熟，在翻阅文献时发现氢气中除去较低浓度的CO也需要使用催化剂，具体的文献质料如下。 目前，对H2的主要生产方法是改革化石燃料。然而