【2017年整理】不同载体负载的Pd催化剂上CO氧化性能比较.doc

第３８卷  第５期  稀有金属材料与工程  Ｖ０１．３８，Ｎｏ．５ ２００９焦 ５月 Ｒ ＡＲＥ ＭＥＴＡＬ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＡＮＤ ＥＮＧｎ惦ＥＲＩＮＧ Ｍａｙ ２００９  不同载体负载的Ｐｄ催化剂上ＣＯ氧化性能比较 毕玉水，赵晓红 （泰山医学院，山东泰安２７１０１６）  摘  要：采用沉淀．沉积法制备了一系列不同载体负载的纳米Ｐｄ催化剂。以ＣＯ氧化为模型反应，考察了载体差异对催 化剂ＣＯ催化氧化性能的影响。结果发现，载体对Ｐｄ催化剂的ＣＯ催化氧化性能影响较大，以分子筛为载体的Ｐｄ催化 剂的活性明显优于金属氧化物担载的催化剂。同时，考察了反应温度、时间、空速及加湿条件等对催化荆ＣＯ氧化活性 的影响，并利用ＸＲＤ和ＸＰＳ等测试手段对催化剂体相结构和表面状态进行了表征。结果表明：催化剂的活性随着反应 温度的升高而增加，随着空速的增加而降低。ＸＲＤ和ＸＰＳ结果证实不同载体负载的催化剂其表面活性Ｐｄ物种的状态 有较大差异，分子筛载体利于活性Ｐｄ物种向催化剂表面迁移，这种作用以及Ｐｄ物种的高分散与催化剂的活性直接相 关。 关键词：载体；Ｐｄ催化剂；ＣＯ氧化；活性 中图法分类号；０６４３．３ 文献标识码；Ａ 文章编号：１００２－１８５Ｘ（２００９）０５—０６  低温ＣＯ催化氧化在环境保护，空气净化、封闭 内循环式Ｃ０２激光器、ＣＯ气体传感器，ＣＯ防毒面罩 以及燃料电池等方面具有广阔的应用前景，因而倍受 关注【卜４】。此外在理论研究方面，该反应还常常用作研 究氧化催化剂的模型反应，以揭示催化剂结构与性能  性质对负载Ａｕ催化剂的ＮＯ还原活性、Ｈ２和ＣＯ氧 化活性有显著影响【１８】。Ｍｏｔｏ等【１９】发现负载在Ｓｉ０２、 Ａ１２０３和Ｓｉ０２．Ａ１２０３上的Ｐｄ催化剂的ＣＨ４氧化活性和 反应动力学参数各不相同。钟依均等【２０】发现载体对银 催化剂的ＣＯ氧化活性及其表面氧化性质影响较大。 的关系，探讨其反应机理【５ｑ ０１。 目前，有关Ｐｄ催化ＣＯ氧化新材料的研究较为活跃， ＣＯ的低温催化氧化是典型的表面催化反应，催 化反应取决于表面活性中心的性质。贵金属以其良好 的ＣＯ、０２吸附和活化性能是催化ＣＯ完全氧化的首 选催化剂。Ｐｄ是这类催化剂的常用活性组分。对其反 应机理，一般认为Ｐｄ催化剂上的ＣＯ氧化遵循 Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｈｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ机制【１卜”】，然而对于活性物种 的研究，却仍存在诸多分歧。如有文献认为［１４．ｔ５】，Ｐｄ 催化剂表面的活性物种为零价金属Ｐｄ粒子，而Ｌｕｏ 等【１６】研究认为ＰｄＯ是主要活性物种，Ｖｅｎｅｚｉａ，Ｊａｅｇｅｒ 等【６’１７】的研究则证明催化剂表面活性组分为Ｐｄ和 ＰｄＯ，Ｋｕｌｓｈｒｅｓｈｔｈａ等【７】研究提出一定量非化学计量 ＰｄＯ。（０＜朋＜１＝的形成对ＣＯ氧化反应有促进作用。 一般而言，催化剂的活性中心常常为一些结构缺 陷位，若活性高，其稳定性相对就差，因此要同时满 足活性和稳定性的要求较为困难，这是目前催化剂设 计遇到的重要瓶颈。载体对催化剂的活性和稳定性影 但以分子筛为载体的催化剂设计、制备与反应化学研 究还很少涉及。分子筛具有较大的比表面积、较高的 稳定性和丰富的三维立体空间孔结构等特点，并同时 兼备纳米材料的特征，在其表面构建催化活性中心可 望起到多功能催化的作用【２１１。 负载型Ｐｄ催化剂通常采用传统浸渍法制备，即先 将活性组分与载体等体积浸渍，使活性组分分散在载 体上，然后经煅烧等后续处理制得；这样制备的催化 剂其活性和稳定性一般不高，活性组分分散度较差。 本研究采用沉淀．沉积法，以Ｐｄ为主活性组分，以结 构不同的１３Ｘ和ＺＳＭ．５分子筛为载体制备催化剂， 并与传统氧化物载体负载的催化剂相比较，考察载体 对催化剂ＣＯ氧化性能的影响，还与ＸＲＤ和ＸＰＳ等 表征结果相关联，详细探讨了不同载体负载的催化剂 其表面状态与催化反应性能之间的构效关系和ＣＯ氧 化反应机理。 响较大，因此许多研究者将工作重点转移到载体上， 其中研究较多的是氧化物载体。例如：氧化物载体的  １  实  验  收稿日期：２００８－０５．１０ 基金项目：泰山医学院博士基金项ＩＥｌ（９３９）；泰山医学院自然科学科研计划项ｌ目（２００７ｚｋ０６８）．泰山医学院青年科学基金资助项Ｉ目（９７２） 作者简介：毕玉水，男，１９７７年生，博士，副教授，泰山医学院化学与化学工程学院，山东泰安２７１０１６，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｓｂｉ＠ｔｓｍｃ．ｅｄｕ．ｃｎ 万方数据 第５期  毕玉水等：不同载体负载的Ｐｄ催化剂上ＣＯ氧化性能比较  －８７１?  载体Ｓｉ０２由青岛海洋化工厂提供，１３Ｘ分子筛 伽ｓ加＾ｌ＿５）由上海环球联碳分子筛有限公司提供， ＺＳＭ．５分子筛（ｎｓｉ／