论文部分内容阅读
CO氧化由于在能源生产与环境保护等领域的潜在应用价值而受到广泛的关注。但是目前研究开发用于CO氧化的负载型贵金属催化剂(如Au)及过渡金属氧化物催化剂仍然存在着诸多问题如催化剂性能对制备条件敏感、重现性不好、稳定性及抗水性能较差等。因此,设计制备新型、高效、具有高分散、高活性、高稳定性的催化剂仍是CO氧化研究的重点和难点。本论文以负载贵金属Pd为研究对象,通过液相还原法制备了氢氧化铝和水滑石载体负载Pd催化剂,并将其应用于CO氧化反应,结合XRD、N2物理吸附、CO-TPR、FT-IR、insitu-DRIFTS、TEM、SEM-EDS、ICP、H2-02 滴定等手段表征催化剂的物相、Pd金属分散度、还原性能、载体羟基等性质,考察了制备方法、氢氧化物载体及其组成、Pd金属负载量对Pd催化剂的CO氧化性能的影响,并探讨了氢氧化物载体表面羟基对CO氧化的影响机制。得到如下研究结果:(1)采用共沉淀-液相还原法(CL)制备了 Al(OH)3负载型Pd催化剂,与通过传统浸渍法(IMP)、共沉淀法(CP)和沉积沉淀法(DP)制备的Pd/A1203催化剂相比较,1.5Pd/Al(OH)3-CL具有更高的Pd金属分散度。Pd金属分散度顺序为1.5Pd/Al(OH)3-CL>1.5Pd/Al203-DP>1.5Pd/A12O3-CP>1.5Pd/A12O3-IMP。同时1.5Pd/Al(OH)3-CL催化剂具有较好的还原性能、较小的Pd颗粒尺寸(~3.0 nm)和较高的金属比表面积(~217.4m2g-1),为CO氧化提供了更多活性位点,提高了钯金属的利用率,因而表现出较好的CO氧化活性。(2)采用沉积沉淀-液相还原法(DL)制备了 Al(OH)3、Mg(OH)2、Mg3A1(OH)8CO3-4H20(MgAl-HT 水滑石)负载 Pd 催化剂,发现 Pd/MgAI-HT 催化剂比Pd/A1(OH)3、Pd/Mg(OH)2催化剂具有更高的活性。CO吸附红外光谱表明MgAI-HT载体上大量存在的羟基及氢键的共同作用在一定程度上抑制了 CO在活性钯金属上的吸附,降低了 CO的覆盖度,这有利于促进02分子在钯金属表面的活化及活性的提高。Pd/MgAl-HT催化剂的最佳Pd负载量为1wt.%,该催化剂具有较小的Pd粒子(~2.4 nm)、较高的金属分散度(~47.1%)和较好的CO氧化活性。(3)通过调变水滑石组成制备了 MgAI-HT、ZnAl-HT、NiAl-HT负载Pd催化剂,结果表明lPd/NiAl-HT催化剂的Pd金属分散度和CO氧化活性均高于1Pd/MgAl-HT、lPd/ZnAl-HT 催化剂。lPd/NiAl-HT 催化剂的 Pd 粒径为 1.4nm,表明以NiAl-HT作为载体、通过沉积沉淀-液相还原法可以有效制备出高分散钯纳米催化剂。同时,CO吸附红外光谱结果表明水滑石组成会影响CO在Pd金属上的吸附及覆盖度。进一步探究羟基对CO氧化的影响机制发现,水滑石表面羟基可能参与了 CO氧化反应过程,甲酸盐/碳酸氢盐中间体的生成有效促进了反应的进行。