新型甲醇水蒸气重整制氢Cu-Zr催化剂研究

摘要

由铜基催化剂催化甲醇水蒸汽重整制氢是有效解决车载燃料电池等制氢需求的潜在途径。但传统商用Cu／ZnO／A1203催化剂对该反应的低温催化活性及制氢选择性，稳定性均不理想。近年来Cu／Zr02二元催化剂因具有较高的稳定性，较高的Cu表面积和良好的还原性能作为一种新型甲醇重整制氢催化材料而备受关注。本论文系统研究了不同方法制备的Cu／Zr02~元催化剂，改变制备参数的草酸盐胶态共沉淀制备的Cu／Zr02催化剂在甲醇水蒸气重整反应中的行为，以及金属铜表面，晶粒大小等微结构参数对反应行为的影响。主要结果如下： (一)考察了制备方法对Cu／Zr02催化剂性能以及微结构的影响：通过草酸盐胶态共沉淀，草酸盐共沉淀，碳酸盐并流共沉淀与浸渍法制备的Cu／Zr比为4：1的Cu／Zr02催化剂，得到草酸盐胶态共沉淀法制备的Cu／Zr02催化剂具有最高的产氢速率与稳定性。而草酸盐胶态共沉淀制备的Cu／Zr02催化剂的BET比表面积，Cu表面积最大，Cu颗粒的粒径最小，较高的活性，选择性，稳定性可以归结为无定形Zr02对Cu颗粒的分散与稳定作用。 (二)考察了Cu／Zr比例与焙烧温度对Cu／Zr02催化剂活性与微结构参数的影响，对于350。C下焙烧的Cu／Zr02催化剂，随着含Cu量的增加，活性逐渐提高，对550。C焙烧的催化剂，也有相同的活性变化趋势。在350。C焙烧的Cu／Zr02催化剂Zr02呈无定形，而550。C时Zr02已经转变为四方相Zr02，载体Zr02与Cu的相互作用的不同导致了二者在微观参数以及催化活性上不同。 (三)通过原位红外-CO探针吸附实验讨论了Cu／Zr02催化剂的活性中心，认为在反应进程中仅有Cu~存在于Cu／Zr02催化剂中。本论文也考察了草酸盐胶态共沉淀法制备的C~Zr02，Cu／ZnO，Cu／La203，Cu／Ce02等二元催化剂的助剂效应，从实验结果来看，Cu／Zr02催化剂在甲醇水蒸气重整反应中体现出最高的活性。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章实验方法和仪器

第三章新型Cu/ZrO2催化剂的制备与表征

第四章草酸盐胶态共沉淀制备的Cu/ZrO2二元催化剂

第五章表面CO吸附原位红外研究及其它二元铜基催化体系的探索

第六章总结与展望

参考文献

硕士期间论文发表情况

致谢

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