PdO/γ-Al2O3催化剂在甲烷催化燃烧中抗硫中毒性能的研究

摘要

负载钯催化剂在甲烷低温催化燃烧反应中表现出很高的催化活性,但天然气中H2S等微量含硫物质极易使负载钯催化剂失活。为了提高负载钯催化剂在甲烷低温催化燃烧反应中的抗硫中毒性能,本论文从残留氯离子、掺杂改性、预硫化等方面对Pd/γ-Al2O3催化剂进行了改造,对其在甲烷低温催化燃烧反应中的抗硫中毒性能和催化活性进行了评价,重点研究了Pd/γ-Al2O3催化剂性质变化与其抗硫中毒性能及催化活性之间的内在联系。
　　 XPS、CO-化学吸附、XRD、H2-TPR等表征结果显示,氯钯酸前驱体的残留氯离子会造成催化剂抗硫中毒性能和初始活性降低。残留氯离子导致生成相对比较稳定而无活性的PdxClyOz化合物,同时有利于硫物种与载体结合。水洗或氢气处理可以消除残留氯离子的消极影响,其中氢气处理效果更好。
　　 ICP、CO-化学吸附、H2-TPR、CH4-TPR等表征结果显示,Ba改性使Al2O3载体对硫物种的捕捉能力更强,延缓了硫物种从载体向PdO活性组分的溢流。Pt组分的加入能够有效提高催化剂的氧化还原性能和对甲烷分子吸附解离,合适的Pt-Pd比有利于甲烷分子碳氢键的断裂和硫酸盐分解,从而提高了催化剂的抗硫中毒性能。
　　 XRD等表征结果显示高温和高H2S浓度条件下硫化的钯催化剂晶型结构更稳定,表现出较好的抗硫中毒性能。