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Rh、Ru和Ir催化劑用於甲烷催化燃燒反應的科學研究

返回列表 瀏覽量:1365 發布日期:2020-11-06 22:03:00【 小(xiǎo)

  除Pd催化劑外(wài),Pt、Au、Rh等貴金屬也常用於氧化(huà)外族、H2和CO,並主要表現出高(gāo)活性(xìng)。從氧化反應來看,貴金屬(shǔ)催化劑一般的活(huó)性順序是:Pt>Ir>Os>Pd>Rh>Ru,對於較低濃度的甲烷催化燃燒來說,Pd是活性最(zuì)好的貴金屬,而對於C3以上的烷烴,Pt的催化反應氧化能力最強,在甲烷氧化反應中,Pt可使表層的氧分子發生活(huó)性(xìng),同時也可降低甲烷吸附離解(jiě)的活化能,這就是VOC催化劑常出(chū)現的超低(dī)溫催化燃燒現象,此外,科學研究也表明,Pt催化劑具有比Pd催化劑更強的抗(kàng)硫中毒能力,但在一個(gè)氧氣充(chōng)足的環境下?與Pd/Al2O3相比,Pt/Al2O3更容易鍛燒凹陷。用硫化橡膠分解的Pt/Al2O3催化劑在氧氣標準下的(de)甲烷催化燃燒反應進行研究,發(fā)現硫化橡膠分解後的催化劑表層(céng)硫化氰酸鉀和高寬比氧化的Pt分子在Pt顆粒(lì)邊緣存在相(xiàng)互影響,並產生一個新的活性位,能(néng)對(duì)CH4中的C產生活性?H鍵作為一(yī)種貴金屬而非Pt族原素的Au,曾被認為是一種可塑性(xìng)金屬(shǔ)材料,極少用於催化反應,直到80年(nián)代(dài)後期,Haruta等人(rén)還用(yòng)Au催化劑氧化CO,在203K的(de)超低溫下把CO轉化成CO?其主要表現為極高的催化反應活性,引起人們對Au催化劑的極大關注。此後,Haruta等陽離子更係統地科(kē)學地研究了Au催化劑顆粒規格、金屬材料和(hé)介質之間的相互作用,並認(rèn)為當Au顆粒(lì)尺寸小於5rnn時,CO和飽和態催(cuī)化劑都能產生很高的催化活性。以Choudhary等為例,研究了Au催化劑在富氫(qīng)環境中對CO選擇性氧化的反應,認為Au顆粒在2~5nm範圍活性最好。

  目前關於Rh、Ru和Ir催化劑用於甲烷催化燃(rán)燒反應的科學研究(jiū)還不(bú)多見,但它們具有(yǒu)優異的活性C-H鍵和抗積(jī)炭特(tè)性。氧(yǎng)化鋁負載的貴(guì)金屬催化(huà)劑(jì)的活性順序是PtIr催化劑,這主要是由於其生成熱小、對氧和氫的(de)粘結性差、抗積炭和活性烷侄能力強等特點常見於CO氧化、桂類活性、甲烷製合成氣等反應(yīng)中(zhōng)[41_43]。ONakagawa等人認為,甲烷(wán)製合成氣的整個過程是二步反應,第一步反應甲烷完全氧化生成CO2和(hé)HO,第(dì)二步反應甲(jiǎ)烷幹基重組和甲烷(wán)蒸氣重組,科學研究還表明,甲(jiǎ)烷和CO?幹式(shì)重組反應的活性順序與甲烷部(bù)分氧化反應(yīng)的反應(yīng)介質(zhì)不同,由大到小依次為:TiCh、ZrCh、Y2O3、Y2O3、La26、MgO>AI2O3、SiO2o木研究小組曾科學研(yán)究過IoLa催化劑在乙醇重組電解水(shuǐ)製氫全過程中,會產生密排六方La2O3和La2O2CO3等La化合物,這種Ir夾雜La2O2CO3的生成和溶解是可逆的,在整個過程中,它(tā)會消耗表層的Ir及其積碳、CO2、CH等La2O3、La2O2CO3、La2O2CO3等La化合物,在(zài)整(zhěng)個過程中,La2O2CO3、La2O2CO3等La2CO3等La化合物的生成和溶出是可逆的,而La2O2CO3、La2O2CO3等La2CO3等La化合物的生成和溶出則(zé)會消耗表層Ir及其含碳的La2、CH等La2O2CO3等La化合物,在整個過程中,La2O2CO3等La2CO研究(jiū)小組對Ir催化劑的CO氧化平成甲烷催化燃燒進行了科(kē)學的研究。他(tā)們的調查(chá)顯示(shì),Ir/CeO?以Ir表示的催化(huà)劑(jì)Ir?這(zhè)一方法是存在的,伴隨著載體提高IrO2由高度分散的小(xiǎo)顆粒方式轉變為晶(jīng)相大顆粒方式,CO氧化反映的TOF逐(zhú)漸下降,而且她(tā)們也發現金屬(shǔ)材料狀態的Ir催化劑氧化CO的能力要高於過(guò)氧化物狀態的IrCU崔化劑;而在科學研究k/ZKh催化劑用(yòng)於甲烷催化(huà)燃燒時(shí),她(tā)們發現反映的(de)TOF首先伴隨著(zhe)Ir顆粒的增大?,然後保持不變。

  

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