CeO-,2--ZnO催化劑上甲醇水蒸氣氧化重整制氫反應(yīng)研究.pdf

1、為了研究氧化物催化劑在甲醇水蒸氣氧化重整制氫反應(yīng)(OSRM)中的應(yīng)用，本文采用絡(luò)合燃燒法(CC)，共沉淀法(CP)和浸漬法(WI)分別制備一系列不同Zn/Ce比的Ce1—xZnxOY催化劑將其應(yīng)用于OSRM中，并對催化劑的結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行了詳細(xì)的表征。研究發(fā)現(xiàn)在250—450℃反應(yīng)溫度，ZnO的添加有效促進(jìn)了反應(yīng)的活性。當(dāng)x＜0.1時(shí)，絡(luò)合燃燒法制備的Ce1—xZnxOY催化劑由于在制備過程中形成了固溶體，故其活性優(yōu)于其他制備方法制備的C

2、e1—xZnxOY催化劑并在x=0.08時(shí)出現(xiàn)活性極值，這也是其他制備方法所沒有出現(xiàn)的現(xiàn)象；而當(dāng)x＞0.1時(shí)，三種制備方法制備的都在x=0.3時(shí)出現(xiàn)各自的活性極值，總體來看浸漬法制備的Ce1—xZnxOY催化劑保持最好的反應(yīng)活性，共沉淀法制備的催化劑活性次之，燃燒法制備的反而最差。這與浸漬法制備的催化劑具有最小的CeO2及ZnO粒子有關(guān)，此外通過XPS表征發(fā)現(xiàn)浸漬法制備的催化劑其表面羥基量所占表面氧的比例最高，共沉淀法次之，燃燒法最小；

3、而在H2—TPR實(shí)驗(yàn)中，低溫還原氧物種耗氫量又與表面OH基團(tuán)在催化劑表面氧物種中所占的比例相關(guān)，具有最大比例的Ce1—xZnxOY—WI其耗氫量也是最高的，這也一定程度上促成了浸漬法制備的催化劑在x＞0.1時(shí)的良好反應(yīng)活性。催化劑的壽命測試顯示，浸漬法及燃燒法制備的催化劑在120h的壽命測試中具有較好的穩(wěn)定性，而共沉淀法制備的催化劑卻很容易失活并隨著壽命測試反應(yīng)溫度的提高而加速失活，原因是共沉淀法制備的催化劑使用后大量的ZnO覆蓋在Ce

4、上影響了催化劑的性能，這種現(xiàn)象隨著反應(yīng)溫度升高而更加劇，因此導(dǎo)致高溫失活得更快。
　　 另外，本文采用甲醇TPD，不同吸脫附氣氛下的TPSR實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，ZnO的添加使Ce1—xZnxOY催化劑的甲醇吸附能力得到加強(qiáng)，CO的選擇性大大降低。反應(yīng)過程中，甲醇和水是同時(shí)吸附在催化劑表面，二者并不構(gòu)成競爭反應(yīng)而吸附的水分子更有利于提高反應(yīng)活性。發(fā)現(xiàn)Ce1—xZnxOY催化劑的甲醇水蒸氣氧化重整過程中甲醛是反應(yīng)中間體，水，氧的存在能促進(jìn)