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采用水热法、共沉淀法、柠檬酸络合物法和多元醇法分别合成了钴铈摩尔比1:1的Co3O4-CeO2复合氧化物催化剂,并用XRD、TPR、TPD、FT-IR、BET等对催化剂的晶相结构、还原性能、吸附性能及比表面积等进行了表征,以CO氧化反应为探针考察了催化剂的催化性能。结果表明,制备方法对Co3O4-CeO2催化剂的催化性能具有较大的影响,其中多元醇法制备的催化剂能促进Co3O4和CeO2的相互作用,该催化剂还原温度较低、CO脱附面积较大,在140℃温度下,CO的转化率达到90％以上。由于不同的干燥方法其干燥原理不同,对催化剂的表面性能和粒子的二次分布有着明显的影响。微波干燥法能够在干燥过程中内外同步加热,促进了粒子的分散,增大了比表面积。水热法中添加不同表面活性剂对钴铈催化剂的制备有较大影响,添加表面活性剂聚乙烯醇(PVA)增大了催化剂的比表面积,提高了活性。在柠檬酸络合物法中添加模板剂能够提高钴铈催化剂的活性,添加了模板剂聚乙二醇(PEG)制备的催化剂样品降低了催化剂的还原温度和脱附峰温,使CO的完全转化温度较未添加样品降低了约50℃。
在探讨制备方法对Co3O4-CeO2复合氧化物催化性能影响的基础上,用多元醇法制备了Ce0.7M0.3CoOx(M=Zr、La、Ni、Sr、Y、Nd)系列复合氧化物催化剂,并用XRD、TPR、TPD、BET等对催化剂的晶相结构、还原性能、吸附性能及比表面积等进行了表征。结果表明,掺杂不同的氧化物对Co3O4-CeO2复合氧化物的催化性能具有较大的影响,掺杂的氧化物(SrO、NiO、Y2O3、La2O3、Nd2O3、ZrO2)与Co3O4-CeO2之间发生相互作用,使催化剂的还原性能、吸附性能和比表面积有较大的改变。掺杂NiO、Y2O3、La2O3、Nd2O3等复合氧化物均能提高其催化活性,但提高的程度不如SrO,掺杂ZrO2的样品其活性有所降低。其中掺杂SrO制备的催化剂具有较小的Co3O4粒径和较大的比表面积,可促进CeO2的还原和CO的吸附,CO低温氧化活性较高,在120℃温度下,CO的转化率达到100％。随着SrO掺杂量的变化,各个催化剂样品的比表面积、还原性能和吸附性能均有所变化。在掺杂量为0.3的Sr-Ce-Co-0.3样品时,比表面积较大,还原峰和脱附峰峰温较低,活性较佳。
在负载型钴铈催化剂的CO氧化反应中,载体对催化剂的活性有着较大的影响。Al2O3、SiO2、Ca-A三种载体负载Co3O4和CeO2制备成负载型Co-Ce催化剂。负载型的催化剂比表面积较高,但还原性能和吸附性能较未负载的Co-Ce催化剂有明显的改变。其中Co-Ce／Al2O3催化剂具有较好的活性,但相比非负载型的钴铈催化剂,活性有所降低。