CoO-CeO/MCM-41和CoO/介孔CeO用于H中CO优先氧化的研究

摘要

介孔材料因其大比表面积、规则的孔道结构和对金属的高分散性等独特的性能在诸多领域应用潜力巨大，尤其是可能被作为载体应用到催化领域之中。一氧化碳优先氧化(PROX)是净化燃料电池的富氢气中一氧化碳有效方法，而催化剂是其技术的核心。本论文主要目的在于改进催化剂的制备方法，探索适合于CO优先氧化的催化剂制备新方法。 本工作采用MCM-41介孔材料和介孔CeO2为载体制备Co3O4-CeO2/MCM-41催化剂和Co3O4/介孔CeO2催化剂，然后用于PROX反应，结果发现Co3O4/介孔CeO2催化剂活性明显好于Co3O4-CeO2/MCM-41催化剂，因此将工作的重心放在Co3O4/介孔CeO2催化剂上。考察了催化剂制备方法、钴含量及焙烧温度等对催化性能的影响，并研究了原料气体中的CO2和H2O以及空速对CO优先氧化的影响。采用X射线衍射、液氮物理吸附和差热-热重表征方法对催化剂进行研究表征。 通过实验，得到以下主要结果： 1、使用CTABr作为模板剂，可以分别制备出孔结构长程有序的MCM-41介孔材料和平均孔径为4.8nm的介孔CeO2。 2、Co3O4/介孔CeO2催化剂能达到100％CO转化，而且CO完全转化的窗口温度比较宽，Co3O4/介孔CeO2催化剂活性要比Co3O4-CeO2/MCM-41催化剂活性好。 3、Co3O4/介孔CeO2比Co3O4/CEO2催化剂活性好，分析结果为介孔CeO2的比表面积大，能提高对Co3O4的分散性和稳定性。 4、由实验结果和表征可以得出：比表面积越大，分散度越高，催化剂的活性越好；催化剂的高活性可能和活性组分与载体的相互作用有关。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1介孔材料的介绍

1.2 MCM-41介孔材料的研究意义

1.2.1 MCM-41介孔材料的性质

1.2.2 MCM-41介孔材料的合成机理

1.2.3 MCM-41介孔材料的合成方法

1.3介孔CeO2的研究意义

1.3.1介孔CeO2的性质

1.3.2介孔CeO2的合成机理

1.3.3介孔CeO2的合成方法

1.4富氢气体中CO优先氧化(PROX)的研究意义

1.4.1燃料电池的意义

1.4.2 PROX反应及副反应

1.4.3优先氧化CO催化剂必备的性能

1.4.4 PROX反应催化剂

1.5本课题的研究目的、思路、内容和创新点

1.5.1本课题的研究目的和思路

1.5.2本课题研究内容

1.5.3本研究的创新点

第二章实验装置及方法

2.1主要实验仪器及设备

2.2测试方法

2.2.1 X射线衍射分析(XRD)

2.2.2差热-热重分析(DTA-TG)

2.2.3 N2低温物理吸附(N2-physical adsorption)

2.2.4催化剂活性评价实验条件、方式、流程及尾气分析

2.2.5反应装置

2.3转化率和选择性的计算

第三章Co3O4-CeO2/MCM-41催化剂的研究

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1模板合成法制备载体MCM-41

3.2.2浸渍法制备Co3O4-CeO2/MCM-41催化剂

3.2.3柠檬酸络合法制备Co3O4-CeO2/MCM-41催化剂

3.3结果与讨论

3.3.1载体MCM-41的结果与讨论

3.3.2浸渍法制备Co3O4-CeO2/MCM-41催化剂结果与讨论

3.3.3柠檬酸络合法制备Co3O4-CeO2/MCM-41催化剂结果与讨论

3.4小结

第四章Co3O4/介孔CeO2催化剂的研究

4.1前言

4.2实验部分

4.2.1介孔CeO2的制备

4.2.2 Co3O4/介孔CeO2催化剂的制备

4.2.3常规CeO2载体的制备

4.2.4 Co3O4/CeO2催化剂的制备

4.3结果与讨论

4.3.1介孔CeO2的结果与讨论

4.3.2 Co3O4／介孔CeO2催化剂的结果与讨论

4.4小结

第五章结论

参考文献

硕士期间发表的论文

致谢