超声辅助制备用于富氢条件下Co优先氧化的高性能Au/Mnox-CeO2催化剂

摘要

在过去的几十年中，由于低空间占用率、低操作温度、高能量密度和快速的启动能力，质子交换膜燃料电池(PEMFCs)在全球已经引起了汽车应用领域的广泛关注。然而，通过车载蒸汽重整反应获得的H2通常含有1 vol.％左右的C0，在低温情况下(～80-120℃)，它可以优先吸附在燃料电池的Pt-基阳极上，造成电池性能的迅速下降。因此，急需将H2蒸汽中的CO降低至一个可接受的范围内(10ppm以下)。近年来，富氢条件下的CO优先氧化(简称PROX)被认为是最可取、最有效的方法，造成最少的H2损失。因此开发具有高活性和高选择性的催化剂成了当务之急。文献中报道了很多用于PR0X反应的催化剂体系，比如负载Pt、Ru、Ir、Pd、Rh、CuO和Au等。在这些催化体系中，由于具有良好的活性、湿度增强效应和抗C02性，Au系催化剂吸引了人们的大量关注。1989年Haruta等发现，Au一旦以半球形的纳米颗粒分散在过渡金属氧化物上，-73℃下即显示出很好的C0氧化活性，而且还具有良好的抗水性、稳定性和湿度增强效应。这一发现引起了人们重新认识金催化剂的兴趣。大量研究表明，影响负载型金催化剂活性最重要的两个因素是金晶粒的尺寸和金与载体之间的相互作用。在众多用于CO优先氧化的负载型金催化剂中，由于Au 与Ce02载体之间具有较强的相互作用，Au/Ce02成为当前的研究热点之一。Au/Ce02对C0低温氧化、富氢条件下CO的优先氧化、低温水气变换，丙烯环氧化等反应都表现出良好的催化性能，显示出良好的应用前景。日前，Au/Ce02的主要缺点是热稳定性和PR0x反应选择性较差，一般在300℃以上焙烧时就会部分或者完全失活，这在很大程度上限制了Au/Ce02的实际应用。