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PdCl_2-CuCl_2/Al_2O_3催化剂低温催化CO氧化性能的研究

作　者: 封雅芬
导　师: 郭耘
学　校: 华东理工大学
专　业: 工业催化
关键词: Wacker催化剂 CO低温氧化失活机理稳定性
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

低温CO氧化消除涉及到生活、军事和工业等许多方面,因此研究CO低温催化氧化具有重要的实际意义。CO氧化催化剂在实际应用过程中,不可避免地会受到反应气氛中水汽的影响,进而影响到催化剂的稳定性。研究反应气氛中水汽对于催化剂的影响,从而确定催化剂的失活原因,提出催化剂的改进方法,对催化剂的实际应用具有重要的意义。本文制备了PdCl2-CuCl2/Al2O3催化剂,详细考察了反应气氛中的水汽对于低温CO氧化的活性和稳定性的影响,并利用多晶X射线衍射(XRD)、氢气-程序升温还原(H2-TPR)、N2吸-脱附、等离子体发射光谱(ICP-AES)、X射线光电子能谱分析(XPS)和原位红外漫反射(In-situ DRIFTS)等表征技术对催化剂的失活前后的结构、表面状态和氧化还原性能的差别进行了系统研究,依据研究结果,提出催化剂的改性方法,研究成果主要有：(1)研究了催化剂在高相对湿度(100%)的条件下催化剂失活的原因。研究表明催化剂失活的原因是反应气氛中的水导致活性铜物种更容易向载体孔道迁移,使得Pd、Cu之间的相互作用减弱,导致低价态pd0再氧化成pd2+反应的速率下降,致使氧化还原循环中断,CO氧化活性降低。(2)通过表面活性剂或者有机胺的方法对催化剂表面进行修饰以提高催化剂的稳定性,其中效果最好的催化剂在25℃,相对湿度100%的条件下,CO转化率在24h内保持稳定,维持在75%。(3)对催化剂修饰改性后其活性Pd、Cu物种较未改性前难以还原,但在较低氧浓度下Cu+氧化更容易发生,促进了Cu2++Pd+/Pd0→Cu++Pd2+发生,从而有利于CO氧化还原循环的发生。并且催化剂改性后抑制了水在催化剂表面的吸附,从而有利于CO的吸附,保证了催化剂在高相对湿度条件下的稳定性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章文献综述  9-23
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 非贵金属催化剂  10-14
    1.2.1 单一氧化物  10-13
    1.2.2 复合氧化物  13-14
  1.3 贵金属催化剂  14-22
    1.3.1 金催化剂  14-16
    1.3.2 钯催化剂  16-22
  1.4 本文选题与研究内容  22-23
第2章实验部分  23-27
  2.1 实验原料及仪器  23-24
  2.2 催化剂的制备  24
  2.3 催化剂性能评价  24-25
  2.4 催化剂吸水实验  25
  2.5 催化剂表征  25-27
    2.5.1 多晶X射线衍射(XRD)  25
    2.5.2 氢气-程序升温还原(H_2-TPR)  25
    2.5.3 等离子体发射光谱(ICP-AES)  25
    2.5.4 X射线光电子能谱分析(XPS)  25-26
    2.5.5 N_2吸-脱附  26
    2.5.6 原位红外漫反射(In-situ DRIFTS)  26-27
第3章 PdCl_2-CuCl_2/Al_12O_3催化剂的制备及失活研究  27-43
  3.1 前言  27
  3.2 制备条件对催化活性的影响  27-32
    3.2.1 浸渍方法对CO氧化的影响  27-28
    3.2.2 前驱体对CO氧化的影响  28
    3.2.3 助剂对CO氧化的影响  28-29
    3.2.4 浸渍溶剂对CO氧化的影响  29-32
  3.3 催化剂的稳定性  32
  3.4 组成对催化剂吸水率的影响  32-33
  3.5 催化剂失活机理的探讨  33-42
    3.5.1 催化剂失活前后XRD表征  33-34
    3.5.2 催化剂的比表面积和组成分析  34
    3.5.3 催化剂失活前后XPS表征  34-36
    3.5.4 催化剂的H_2-TPR实验  36-37
    3.5.5 催化剂失活前后DRIFTS表征  37-42
    3.5.6 催化剂的失活原因  42
  3.6 本章小结  42-43
第4章 PdCl_2-CuCl_2/Al_2O_3催化剂改性研究  43-49
  4.1 前言  43
  4.2 载体孔径的影响  43-45
  4.3 有机胺改性  45-46
  4.4 表面活性剂改性  46-48
  4.5 本章小结  48-49
第5章改性催化剂稳定性的研究  49-55
  5.1 前言  49
  5.2 催化剂改性前后XRD表征  49
  5.3 催化剂物理化学性质分析  49-50
  5.4 催化剂改性前后H_2-TPR表征  50
  5.5 催化剂改性前后原位红外表征  50-53
  5.6 本章小结  53-55
第6章全文总结  55-56
参考文献  56-60
攻读硕士学位期间发表学术论文  60-61
致谢  61

PdCl_2-CuCl_2/Al_2O_3催化剂低温催化CO氧化性能的研究

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