铈改性γ-AlO负载铂催化剂水相重整制氢及其机理研究

摘要

由可再生生物质制氢是当今解决能源问题的一个热门课题。可再生生物质衍生物水相重整制氢是一条新颖的路线和一个巨大的挑战。本论文在总结前人工作的基础上，用稀土金属氧化物CeO2载体Al2O3进行改性。制备负载Pt催化剂，通过催化活性评价实验，N2-物理吸附、TPD-MS、TPR等实验手段对改性前后催化剂的物理、化学性质进行表征；利用XRD、CO-化学吸附等实验手段对改性前后载体表面金属Pt与载体之间的相互作用进行研究，逐步求证了催化剂的催化作用机理，取得了较好的综合催化性能。得到以下的结果和结论： 1、负载Pt催化剂的乙二醇水相重整性能 Pt和载体(助剂)之间的强相互作用是催化剂具有高活性的关键，载体结构对活性组分的分散状态产生重要影响；CeO2的加入能够有效地提高P晰-Al2O3催化剂水相催化重整制氢性能。 2、Ce改性对催化剂载体的影响 CeO2作为载体或助剂，能够促进活性组分Pt在载体上的分散，CeO2的含量存在一最佳值；活性组分Pt的分散状态不仅取决于载体的比表面积，而且与其和载体以及助剂的相互作用密切相关；催化剂焙烧温度能改变Pt-CeO2-Al2O3三者之间的作用力和存在的状态；Pt和CeO2的接触界面对Pt-CeO2之间的相互作用产生重要的影响；Pt-CeO2之间存在较强的相互作用，对催化剂与氢的作用特性产生了较大影响，改变了催化剂的物理结构和还原性质。 3、水相重整机理 CO的水汽变换反应是水相重整反应的速率控制步骤；活性组分Pt及其吸附态氢共同促进了乙二醇C-C键的断裂；CeO2的加入，一方面提高了催化剂自身储存CO的能力，增强了Pt对中间态*CO的吸附，另一方面，CeO2参与了乙二醇C-C键断裂的过程，通过活化氢的作用与Pt一起对Pt-CeO2界面上乙二醇断裂C-C键的过程产生了一种协同效应，使催化剂断裂C-C键催化能力得到提高；Ce的加入使生成的CO2从催化剂上脱附变得更加容易，促使水汽变换反应平衡向正方向移动，明显改善了催化剂的水汽变换反应催化性能，从而提高了水相重整制氢催化能力。

目录

文摘

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第一章文献综述

第二章实验部分

第三章反应条件对水相重整制氢反应的影响

第四章Ce改性Pt/Al2O3催化剂的结构和水相催化重整制氢性能

第五章催化剂上金属-载体的相互作用及乙二醇水相重整制氢反应机理探讨

第六章结论与展望

附录

致谢