貴金屬改性碳化鉬催化劑在低溫水汽變換反應(yīng)中的催化性能研究.pdf

1、水汽變換(WGS)反應(yīng)是一氧化碳(CO)與水汽(H2O)反應(yīng)生成氫氣(H2)和二氧化碳(CO2)的過程。它可用于去除燃料電池原料氣中的CO，并生成H2。從熱力學(xué)角度，WGS反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，在高溫進(jìn)行時(shí)受熱力學(xué)平衡的限制，低溫更有利于CO的轉(zhuǎn)化和H2的生成。但低溫反應(yīng)受動(dòng)力學(xué)制約，反應(yīng)速率較慢，所以低溫水汽變換催化劑的性能至關(guān)重要。
　　本論文制備了Au、Pt、Pd三種貴金屬改性的碳化鉬催化劑，對(duì)比了它們?cè)谒儞Q反應(yīng)中的催化性

2、能，并重點(diǎn)考察了碳化鉬負(fù)載金催化劑在低溫水汽變換反應(yīng)中的催化活性及穩(wěn)定性，運(yùn)用SEM、HRTEM、XPS、XRD、BET及CO Chemisorption等表征手段對(duì)催化劑進(jìn)行了表征，將催化劑表征結(jié)果與活性評(píng)價(jià)相關(guān)聯(lián)，得到如下研究結(jié)果:
　　(1) Au改性碳化鉬催化劑具有優(yōu)異的低溫水汽變換反應(yīng)性能:在10.5％ CO，21％H2O，20％ N2，Ar做配氣的反應(yīng)氣氛中，90000 ml g-1h-1空速下，2.2％ Au/MoC

3、x催化劑在150℃，CO轉(zhuǎn)化率達(dá)到95％，將其轉(zhuǎn)化為單位Au上的反應(yīng)速率為1.073 molco/molAu*s，超出了現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的催化劑的低溫活性。
　　(2)對(duì)金碳化鉬催化劑的表征結(jié)果表明，活性組分金在經(jīng)碳化后，與碳化鉬載體之間有較強(qiáng)的相互作用，金被高度分散，主要以Au0形式存在，并含有少量Au1+。反應(yīng)后金碳化鉬的體相沒有變化，表面物種沉積可能是其活性下降的原因。
　　(3)金碳化鉬催化劑上水汽變換反應(yīng)機(jī)理的研究表明

4、:α-MoC1-x和2.2％ Au/MoCx催化劑在低溫反應(yīng)時(shí)遵循甲酸鹽機(jī)理，高溫反應(yīng)時(shí)遵循氧化還原機(jī)理;而β-Mo2C催化劑遵循氧化還原機(jī)理。低溫時(shí)，三種催化劑活性的不同是因?yàn)閷?duì)CO的吸附能力的不同，從而導(dǎo)致反應(yīng)機(jī)理的不同。
　　(4)考察了不同碳化鉬晶型對(duì)催化劑催化性能的影響及加氫氣氛對(duì)反應(yīng)的影響，純相的α-MoC1-x上負(fù)載金催化劑的低溫水汽變換反應(yīng)活性最好，純相的β-Mo2C上負(fù)載金催化劑的低溫水汽變換反應(yīng)活性很低，說明α