负载型钯催化剂上甲烷催化燃烧的研究进展
甲烷燃烧催化
甲烷燃烧催化甲烷是一种常见的天然气，也是一种重要的燃料。
在工业和家庭中，甲烷被广泛用于供暖、烹饪和发电等用途。
然而，甲烷的燃烧会产生大量的二氧化碳和水蒸气，这对环境造成了不可忽视的影响。
为了减少甲烷燃烧排放对环境的负面影响，研究人员开发了甲烷燃烧催化技术。
甲烷燃烧催化是一种利用催化剂促进甲烷燃烧反应的技术。
催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质，它在反应中不参与化学变化。
在甲烷燃烧催化中，常用的催化剂包括铂、钯、铑等贵金属。
甲烷燃烧催化的原理是通过催化剂表面的活性位点吸附甲烷分子，使其发生氧化反应。
在催化剂的作用下，甲烷分子与氧气分子发生反应，生成二氧化碳和水。
催化剂能够提供一个更低的活化能，使反应更容易发生，并且能够选择性地促进甲烷的完全燃烧，减少有害气体的生成。
甲烷燃烧催化技术具有许多优点。
首先，它能够提高甲烷的燃烧效率，减少燃料的浪费。
其次，催化剂可以循环使用，降低了成本。
此外，甲烷燃烧催化还可以减少有害气体的排放，对改善空气质量和保护环境具有积极意义。
然而，甲烷燃烧催化技术也存在一些挑战。
首先，催化剂的选择和设计是关键。
不同的催化剂对甲烷的催化效果有所差异，需要根据具体应用场景进行选择。
其次，催化剂的稳定性也是一个重要的问题。
长时间的高温和高压环境可能导致催化剂的失活，影响催化效果。
为了克服这些挑战，研究人员正在不断努力改进甲烷燃烧催化技术。
他们通过调控催化剂的结构和组成，提高催化剂的活性和稳定性。
此外，一些新型催化剂的开发也为甲烷燃烧催化技术的进一步发展提供了新的可能性。
甲烷燃烧催化技术是一种有效减少甲烷燃烧排放的方法。
通过催化剂的作用，可以提高甲烷的燃烧效率，减少有害气体的生成。
然而，该技术仍面临着一些挑战，需要进一步的研究和改进。
相信随着科学技术的不断进步，甲烷燃烧催化技术将在环境保护和可持续发展中发挥更大的作用。
甲烷催化燃烧整体型催化剂研究进展
过程。 由于催化燃烧技术满足高效能、低污染利用能源
的要求，受到各国研究者的关注。 目前，CCM 催化剂 主要有贵金属和非贵金属两大类。 贵金属系列以 Pd 为代表，负载在 Al2O3、改性 Al2O3、Si3N4 等载体上[6 -9]。 非 贵 金 属 系 列 包 括 钙 钛 矿 (perovskite)[10-12]、 六 铝 酸 盐 (hexaaluminate) 、 [13,14] 烧 绿 石 (pyrochlore)[15]、 金 属 复 合 氧化物 等 [16-18] 。 王军威、严河清等人总结了近年来以 上几类甲烷催化燃烧催化剂发展概况 。 [19,20] 本文着 重介绍整体型催化剂在甲烷催化燃烧中的应用。
击性能。
研究表明，焙烧和热处理工艺不仅影响活性组
分的晶型结构，在晶体结构中形成晶格缺陷、增加
晶格氧； 而且可以改变表面活性中心的分布与价
态，调节表面吸附氧的数量，从而影响催化性能。 S
Cimino[33,39]等首先在堇青石基体上涂覆 La 改性 Al2O3， 然后利用浸渍法负载 Pd/LaMnO3 活性组分，700℃~ 900℃在反应气氛下热处理 1h，使部分 Pd 进入钙钛
73
1000℃ 下 没 有 明 显 失 活 现 象 。 B Kucharczyk [40] 在 FeCrAl 箔片上涂附 TiO2-La2O3 改性 Al2O3 第 二 载 体 后 ，用 浆 料 法 涂 覆 La1-xPdxMnO3、LaMn1-xPdxO3 (x=0.1, 0.15)活性组分。 实验结果表明 Pd 替代位置和焙烧温 度对催化剂性能有很大的影响，La1-xPdxMnO3 活性优 于 LaMn1-xPdxO3， 这 是 因 为 La1-xPdxMnO3 样 品 中 ，Pd 以高活性的 PdO 和 PdO2 形式存在；XPS 研究显示， 小于等于 800℃时，随着焙烧温度的提高，样品表面 Pd/(Pd+La+Mn)增 加 ，活 性 也 随 之 增 加 ，但 是 850℃ 焙烧会导致 Pd 烧结，活性下降。 2.2 钙钛矿整体型催化剂 2.2.1 催化作用理和特点
在钴、锰负载型催化剂上甲烷的催化氧化
分搅拌后仙人 固体 脲 ， １０℃恒 温 回流至 一｛ 为 在 ０ 值
等 最 近用 氧 化还 原 法制备 了高 比表 面的 Ｍ Ｏ ． ｎ ，发 现 陵样 晶具有较高 的甲烷催 化氧化活性 ， 其耐 高温 但 性能较差 他们 进一步 通过 添加 Ｙ Ｌ、ｅ ａｃ 等提 高 ＿ 广 Ｍｎ ＾ ｏ 催化剂 的高 温稳定性 ， 同时发现改性 后 的 Ｍ ｏ ｎ’
ＩＡ Ｃ ｌ ｉ Ｉ —；类 似 地 ， ＡＺ ／Ｚ 用 ＩＣ载 体 制 得 一 系 列 不 同
ｃ 、 ｎ负 载 量 的催 化 剂 ％ ｃ／］Ｃ 和 Ｔ％ Ｍｔ ０Ｎ ｏＡＺ １ ／
ＡＺ ， 中 ， ＩＣ 其 ｙ是质量 自分浓 度
１２ 催化 活性 反应 的评 价 在常 压 固定床 积 分 反 ． 应 器 ｊ ｝催化 反应 活 性的评价 。催 化 剂用草 约 为 ｒ 进
＂
，
高． 但其 价格 昂贵 。． 并且 在水 蒸气 中的 活性受 到一
定的抑制 故 开发研 究用非 贵金属催 化 剂进 行 甲 烷的催 化氧 化 问 题 受 到 了 周 内外 研 究 者 的 极大 关 注 。 一最近 ． 。 李振 花等 曾报道 在 １％ Ｐ ／ｒ２ 化 ０ ｄＺ０ 催 剂上 ， 甲烷 完 全 氧化 活 性 最 高 ． 们 还 发 现 Ｐ ｏ 他 ｄＣ ／ ＺＯ 负载型双金属催化 剂也具 有较好 的反应活性 ． ｒ、 但
５０ ２ ℃和 ５０ ８ ℃ 其它催化剂 的催化 活性 依次 为 ｌ％ ０
ＭｎＡｚ －＞１％Ｆ／ １Ｃｌ ０ ｉ Ｃ １ 它们刘 应 ， ｌ ｌ ０ ｅＡＺ －＞１％Ｎ／ ｃ ￣Ｚ ．，
中 ． 行 胶溶 ， 到 透明 的 氧 化铝溶 胶 一同 Ｉ ． 进 得 ｔ 加人 ， ｔ
甲烷催化燃烧的机理解析与催化剂设计
甲烷催化燃烧的机理解析与催化剂设计引言：甲烷是一种重要的天然气，广泛应用于能源领域。
然而，甲烷的直接燃烧会产生大量的二氧化碳，对环境产生不可忽视的影响。
因此，研究甲烷的催化燃烧机理并设计高效催化剂具有重要意义。
第一部分：甲烷催化燃烧机理解析甲烷催化燃烧是指在催化剂的作用下，甲烷与氧气反应生成二氧化碳和水。
催化剂的作用是降低反应的活化能，提高反应速率。
甲烷催化燃烧的机理主要包括三个步骤：吸附、解离和氧化。
第一步：吸附甲烷分子首先吸附在催化剂表面，这是整个反应的起始点。
吸附可以通过物理吸附或化学吸附来实现。
物理吸附是通过范德华力将甲烷分子吸附在催化剂表面，而化学吸附则是通过共价键形成将甲烷分子牢固地吸附在催化剂表面。
第二步：解离在吸附后，甲烷分子发生解离，产生甲基（CH3）和氢原子（H）。
甲基是反应的中间体，它可以继续与氧气反应生成甲醇等产物，也可以进一步发生解离。
第三步：氧化在解离后，甲基和氧气发生反应，生成二氧化碳和水。
这是整个催化燃烧反应的最终产物。
催化剂通过提供活性位点，促进甲基与氧气的相互作用，加速反应速率。
第二部分：催化剂设计催化剂的设计是提高催化燃烧效率的关键。
以下是几种常见的催化剂设计策略：1. 金属催化剂金属催化剂具有高的催化活性和选择性。
例如，铂、钯、铑等金属催化剂在甲烷催化燃烧中表现出良好的活性。
金属催化剂的设计可以通过合金化、负载和改性等方法来实现，以提高催化剂的稳定性和活性。
2. 氧化物催化剂氧化物催化剂具有良好的热稳定性和氧化活性。
例如，二氧化钛、氧化锆等氧化物催化剂在甲烷催化燃烧中表现出较高的催化活性。
氧化物催化剂的设计可以通过控制晶格缺陷、改变表面酸碱性等方法来实现，以提高催化剂的活性和选择性。
3. 纳米催化剂纳米催化剂具有较大的比表面积和高的催化活性。
通过控制催化剂的粒径和形貌，可以调控催化剂的催化性能。
例如，纳米金属颗粒和纳米氧化物颗粒在甲烷催化燃烧中表现出优异的催化活性。
甲烷催化燃烧发展历程
甲烷催化燃烧发展历程甲烷催化燃烧是指通过催化剂帮助甲烷与氧气反应，产生水和二氧化碳，释放出能量。
这一技术的发展历程可以追溯到19世纪末。
19世纪末，甲烷催化燃烧的理论基础开始建立。
德国化学家文森特·成立新斯基首先提出了气体催化燃烧的概念。
他在实验中使用了一种铂催化剂成功地催化了甲烷和空气的反应，生成了二氧化碳和水，这为后来的研究奠定了基础。
20世纪初，科学家们开始研究催化剂的种类和性质。
据研究表明，铂等贵金属能够有效地催化甲烷燃烧反应。
然而，高成本和稀缺性使得贵金属催化剂难以商业化应用。
因此，研究者们开始寻找其他廉价的替代催化剂。
20世纪50年代，以氧化铕为代表的稀土催化剂开发成功。
这类催化剂不仅具有良好的催化性能，还具备较低的成本。
通过这些催化剂，甲烷的燃烧速度显著提高，使得甲烷催化燃烧成为可能。
20世纪70年代，催化燃烧技术开始在实际应用中得到广泛推广。
石油工业、化学工业和能源领域开始采用催化燃烧技术来处理高浓度的甲烷废气。
这一技术的应用不仅能够有效地去除废气中的甲烷，还能够将其转化为有用的热能，实现废气的能源回收与利用。
随着时间的推移，催化剂的性能不断提高。
一些新型催化剂的开发成为新的研究热点。
例如，过渡金属氧化物、稀土氧化物和过渡金属分子筛催化剂等被广泛应用于甲烷催化燃烧领域。
同时，催化燃烧技术在环境保护中的作用逐渐得到重视。
由于甲烷是一种温室气体，具有较高的温室效应，大量的甲烷排放会进一步加剧气候变化。
催化燃烧技术能够将甲烷完全转化为二氧化碳和水，减少温室气体的排放。
因此，甲烷催化燃烧成为解决气候变化和改善空气质量的重要手段。
总之，甲烷催化燃烧的发展历程可以追溯到19世纪末，经过多年的研究和发展，催化剂的种类和性能得到了显著提升。
催化燃烧技术在实际应用中展示出了巨大的潜力，并逐渐成为环保和能源领域的研究热点。
随着科学技术的不断进步，相信甲烷催化燃烧技术将在未来得到更广泛的应用和发展。
甲烷化催化剂及反应机理的研究进展
甲烷化催化剂及反应机理的研究进展随着能源需求的不断增长，世界各国都在加快对可再生能源的开发和利用，其中天然气是一种重要的清洁能源。
天然气主要成分为甲烷，因此甲烷的催化化学转化研究对于天然气资源的高效利用具有重要意义。
本文主要介绍甲烷化催化剂的研究进展及其反应机理。
1. 甲烷化催化剂的分类甲烷化催化剂主要包括氧化铝基、硅铝酸盐基、镍基、钼基等四种催化剂。
（1）氧化铝基催化剂：氧化铝基催化剂主要包括负载型和非负载型两类。
非负载型催化剂的活性中心多为TiO2等高表面积氧化物，负载型催化剂的活性中心一般为Ni或Pt 等金属氧化物的复合物，这种催化剂具有高的催化活性和稳定性，但其催化活性受反应条件的制约较大。
（2）硅铝酸盐基催化剂：硅铝酸盐基催化剂具有活性中心分布广泛、反应速率快、抗中毒性好等优点，是近年来研究较多的一类催化剂。
（3）镍基催化剂：镍是甲烷化反应中最常用的催化剂，具有活性中心浓度高、价格低廉等优点。
但镍基催化剂容易受到反应物质和反应条件的影响，其寿命也相对较短。
（4）钼基催化剂：钼基催化剂具有催化活性高、覆盖率较低、反应温度低等优点，但由于其催化活性对反应前期的反应制约较大，其在实际应用中还需进一步研究。
2. 反应机理甲烷化反应的反应系统包括三个阶段：甲烷解离为活性物种、活性物种吸附在催化剂表面、活性物种与CO2反应生成甲烷和水。
甲烷分子在催化剂表面吸附后会分解成甲基和氢原子，其中甲基是反应的活性物种。
（1）氧化铝基催化剂机理：活性物种CH3在催化剂表面上形成甲基键后，与CO2分子发生反应形成HC（O）OCH3。
（2）硅铝酸盐基催化剂机理：硅铝酸盐基催化剂具有多种酸心，可进行多重反应。
CH4在催化剂表面吸附后，形成甲基或催化剂表面上的CH键，进一步氧化生成的甲基根离子可与CO2反应生成甲酸盐根离子。
（3）镍基催化剂机理：镍的五配位构型容易形成镍甲烷络合物，甲烷分子吸附在催化剂表面后首先经过甲烷解离生成反应活性物质甲基根离子和氢离子，进一步与吸附在催化剂表面上的CO2发生反应生产甲酸。
【国家自然科学基金】_负载型钯催化剂_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140730
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
科研热词 铂 钯 催化氧化 阳极氧化膜 负载催化剂 葡萄糖醛酸内酯 葡萄糖醛酸 氧化铈 加氢脱硫 二苯并噻吩 不锈钢丝网 pd/la0.5pb0.5mno3催化剂 mcm-41分子筛
推荐指数 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
科研热词 钯 负载型催化剂 黑荆树单宁 催化加氢 二氧化硅 镍催化剂 锰 铜 钯催化剂 路易斯酸 超顺磁性 贫燃天然气 负载型钯纳米催化剂 负载型钯催化剂 苯酚 肟钯环络合物 硫中毒 硝基苯 甲烷转化 环己醇 环己酮 溶胶-凝胶法 浸渍法 氧化锆 氧化 氢化松香 松香 加氢 催化燃烧 催化活性 催化 介孔材料 二氧化碳 丙烯醇 一氧化碳 sapo-34 heck反应
推荐指数 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2014年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
2014年 科研热词 阳极 钯催化剂 载体 燃料电池 活性炭 合金 乙炔氢氯化 pd催化剂 h3po4 推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 科研热词 推荐指数 钯 5 负载型催化剂 4 锆 1 铝 1 钯配合物/hms分子筛催化剂 1 钯催化剂 1 重复使用 1 醚官能化 1 载体 1 负载 1 苯酚 1 膦配体 1 稀燃天然气汽车 1 碳酸二苯酯 1 石墨烯 1 甲酸氧化 1 活性碳 1 水相 1 氨基醇 1 氧化羰基化 1 氧化羰化 1 微量吸附量热 1 微波 1 孔径效应 1 复合氧化物 1 原位谱学表征 1 加氢 1 催化剂 1 介孔碳 1 β -谷甾醇 1 β -谷甾烷醇 1 pd催化剂 1 heck反应 1 co催化氧化 1 c-c键形成反应 1 c-c键偶联 1
甲烷催化燃烧催化剂的研究进展
) & !
武汉大学学报 ! 理学版 "
第( )卷
在纳米尺度内输运 Q 这就说明在富氧 条 件 6完成的 , 为 活 性 相# 而Q 下# Q : L 极易 形 成 # 6主 要 保 持 金 属 状态 , 对 负载型 Q 少 量 还 原比 完 全 氧 : 催化 剂来 说 # 化或完全还原处理 的 金 属 粒 子 催 化 活 性 高 # 且比完
!! 随着人们对环境污染和能源短缺问题的日益重 视# 天然气以储量丰富 & 价格低廉 & 使用方便 & 热效率 高& 污染小 等 优 点 # 被认为是目前最清洁的能源之 一, 但由于其主要成分甲烷的燃烧温度很高 ! # 天然气 在 空 气 中 的 燃 烧 产 物 5L )& " " k" K L I# 等也可造成环境污 染 , 催化燃烧被认为是解决这一 问题最有效的途径 , 甲烷是最稳定的烃类 # 通常很难活化或氧化 # 且 甲烷催化燃烧工作 温 度 较 高 # 燃烧反应过程中会产 生大量水蒸气 # 同时天然气中含少量硫 # 因此甲烷催 化燃烧催化剂必须具备较高的活性和较高的水热稳 定性 # 以及一定的抗中毒能力 , 而通常催化剂活性与 稳定性是矛盾的 # 因此开发高效稳定的甲烷低温催 同时 化燃烧催化剂引起 国 内 外 研 究 者 极 大 的 兴 趣 # 进行了大量相关研究 # 并取得了一定的成果 , 关于甲 烷催化燃烧反应催 化 剂 的 制 备 及 性 能 已 多 有 报 道 , 目前研究较多的是 Q # # : Q 6 M /# > . 等贵金属催化 剂 和金属氧化物催化剂 ,
甲烷催化燃烧技术基础研究
甲烷催化燃烧技术基础研究一、本文概述《甲烷催化燃烧技术基础研究》一文旨在对甲烷催化燃烧技术进行全面深入的基础研究探讨。
甲烷作为天然气的主要成分，具有清洁、高效、低碳排放等优点，因此，其在能源利用和环境保护领域具有广泛的应用前景。
然而，甲烷的催化燃烧过程涉及复杂的化学反应和动力学机制，因此，对其进行系统的基础研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
本文将首先介绍甲烷催化燃烧的基本原理和反应过程，包括催化剂的种类、活性位点的形成、反应路径的选择等方面。
然后，文章将重点探讨甲烷催化燃烧过程中的催化剂设计、制备和性能优化，以及反应动力学和反应机理的研究。
文章还将关注甲烷催化燃烧技术在不同领域的应用现状和发展趋势，包括能源、环保、化工等领域。
通过对甲烷催化燃烧技术的深入研究，本文旨在揭示其反应本质和规律，为催化剂的改进和优化提供理论基础，为甲烷的高效、清洁利用提供技术支撑。
本文的研究成果也将为相关领域的研究提供有益的参考和借鉴。
二、甲烷催化燃烧技术概述甲烷催化燃烧技术是一种高效、环保的能源利用方式，其基本原理是在催化剂的作用下，使甲烷在较低的温度下发生燃烧反应，生成二氧化碳和水。
相比于传统的火焰燃烧，催化燃烧具有更高的能量转化效率和更低的污染物排放，因此在能源、环保等领域具有广泛的应用前景。
甲烷催化燃烧的核心是催化剂的选择和设计。
催化剂需要具有高的催化活性、稳定性和选择性，以确保甲烷能够高效、安全地转化。
目前，常用的催化剂主要包括贵金属催化剂、过渡金属催化剂和复合催化剂等。
这些催化剂在催化燃烧过程中，通过提供活性位点和降低反应活化能，促进甲烷的分解和氧化，从而实现高效燃烧。
甲烷催化燃烧技术的应用范围广泛，包括家庭用燃气热水器、工业锅炉、燃气轮机、燃料电池等领域。
在这些应用中，催化燃烧技术不仅可以提高能源利用效率，减少能源浪费，还可以降低污染物排放，改善环境质量。
特别是在燃气轮机和燃料电池领域，催化燃烧技术是实现高效、清洁能源利用的关键。
催化燃烧技术处理有机废气研究进展
催化燃烧技术处理有机废气研究进展发表时间：2018-01-26T17:31:46.613Z 来源：《基层建设》2017年第31期作者：乔立新[导读] 摘要：催化燃烧技术是将有机废气在催化剂的作用下进行低温无焰燃烧，转变为无毒无害物质达标排放。
江苏德立环保工程股份有限公司江苏宜兴 214242摘要：催化燃烧技术是将有机废气在催化剂的作用下进行低温无焰燃烧，转变为无毒无害物质达标排放。
本文介绍了催化燃烧技术所用催化剂种类、催化燃烧不同工艺的特点，并对催化燃烧技术在有机废气处理方面的应用进行展望。
关键词：有机废气；催化燃烧；工艺1前言改革开放以来，我国经济发展迅速，各个产业随之壮大起来。
但是，各个产业在生产过程中所产生的有机废气也越来越大，如印刷印染、石油化工等行业所产生的有机废气尤其严重。
只有合理采用新技术来处理有机废气，才能减轻工业有机废气给环境保护所带来的压力，真正解决空气污染问题。
2工业有机废气处理的技术2.1吸收法处理技术该处理技术的原理实际上就是吸收剂跟有机废气充分地接触，通过物理或化学方法将有机废气净化。
根据不同的吸收原理还可以对液体吸收法进一步分类：化学吸收法和物理吸收法。
其中物理吸收法的原理是根据物质的相似相容原理，通过将有害气体溶解于吸收剂中，从而达到净化有机废气的目的。
2.3热破坏法处理技术该处理法也被称为燃烧法，处理的原理就是利用高温对有机废气实施热裂解、氧化。
当前，该方法是对有机废气进行治理的重要方法。
根据燃烧的类型可以将热破坏法处理技术进一步分为催化燃烧和直接燃烧法两类。
所谓直接燃烧就是在650℃～850℃这一温度范围的容器中进行燃烧，对一些有机有害物质给予燃烧，促使这些物质生成二氧化碳和水等无害物质，直接燃烧法的处理有效率可以达到99%。
而催化燃烧法就是在催化剂的作用下，对有机废气进行处理，该方法本质上就是加速有机化学反应的速度，该处理方法的处理效果可达90%～99%。
该方法使用的催化剂有贵金属以及非贵金属。
氧化铈上负载不同金属(铁、钴、镍、钯)复合催化剂对甲烷完全氧化
第４８卷第１２期２０１９年１２月应㊀用㊀化㊀工ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＶｏｌ.４８Ｎｏ.１２Ｄｅｃ.２０１９收稿日期:２０１９￣０２￣２８㊀㊀修改稿日期:２０１９￣０３￣２０基金项目:国家自然科学基金(２１４０６１５３)ꎻ山西省国际科技合作计划项目(２０１７０３Ｄ４２１０３７)ꎻ山西省高等学校优秀青年学术带头人支持计划(１５４０１０１４６￣ｓ)ꎻ山西省高等学校科技创新项目(１７３０３０１１６￣ｓ)作者简介:王丁(１９９３－)ꎬ男ꎬ江西抚州人ꎬ在读硕士研究生ꎬ师从李瑞丰教授ꎬ主要从事负载型镍基催化剂的制备以及性能研究ꎮ电话:１３９３４５８５９１４ꎬＥ－ｍａｉｌ:１５１５７３８９８６＠ｑｑ.ｃｏｍ通讯联系人:闫晓亮(１９８５－)ꎬ男ꎬ副教授ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｙａｎｘｉａｏｌｉａｎｇ＠ｔｙｕｔ.ｅｄｕ.ｃｎꎻ李瑞丰(１９６２－)ꎬ男ꎬ教授ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｒｆｌｉ＠ｔｙｕｔ.ｅｄｕ.ｃｎ氧化铈上负载不同金属(铁㊁钴㊁镍㊁钯)复合催化剂对甲烷完全氧化的性能研究王丁ꎬ朱淑英ꎬ闫晓亮ꎬ李瑞丰(太原理工大学化学化工学院ꎬ山西太原㊀０３００２４)摘㊀要:以氧化铈为载体ꎬ借助沉积沉淀法负载不同金属(铁㊁钴㊁镍㊁钯)ꎬ继而研究其甲烷燃烧的反应性能ꎮ结果表明ꎬ负载金属钯的催化剂效果最佳ꎬ其在反应温度为３５０~６００ħ表现出极佳的催化活性ꎮ金属氧化物与氧化铈载体间的协同作用在该催化反应中有着很大的影响ꎮ进一步通过氢气程序升温还原手段对比不同催化剂中交界面处的晶格氧在反应中起到的作用ꎮ关键词:沉积沉淀法ꎻ氧化铈ꎻ甲烷燃烧ꎻ金属钯中图分类号:ＴＱ４２６.８１㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:１６７１－３２０６(２０１９)１２－２８６７－０５Ｃｏｍｐｌｅｔｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｅｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｔａｌｓ(ｉｒｏｎꎬｃｏｂａｌｔꎬｎｉｃｋｅｌꎬｐａｌｌａｄｉｕｍ)ｓｕｐｐｏｒｔｅｄｏｎＣｅＯ２ＷＡＮＧＤｉｎｇꎬＺＨＵＳｈｕ￣ｙｉｎｇꎬＹＡＮＸｉａｏ￣ｌｉａｎｇꎬＬＩＲｕｉ￣ｆｅｎｇ(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ＆ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＴａｉｙｕａｎ０３００２４ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｕｎｂｕｒｎｅｄｍｅｔｈａｎｅｆｒｏｍｅｎｇｉｎｅｗｈｉｃｈｓｕｐｐｌｙｗｉｔｈｇａｓｏｒｌｉｑｕｅｆｉｅｄｐｅｔｒｏｌｅｕｍｇａｓｗｉｌｌｅｘ￣ｈａｕｓｔｔｏａｉｒꎬｃｏｍｐｌｅｔｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｅｕｎｄｅｒｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍａｋｅｓａｂｉｇｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ.Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｉｎ￣ｔｒｏｄｕｃｅｓａｃａｔａｌｙｓｔｗｉｔｈｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｏｆＣｅＯ２ａｎｄ４ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｔａｌｏｘｉｄｅｓａｓｔｈｅｃａｔａｌｙｔｉｃｐｈａｓｅｗｈｉｃｈｐｒｅ￣ｐａｒｅｄｂｙｔｈｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ.Ｔｈｅｃａｔａｌｙｓｔｓｕｐｐｏｒｔｅｄｗｉｔｈｐａｌｌａｄｉｕｍｅｘｈｉｂｉｔｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃａｔａ￣ｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙｉｎｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒａｎｇｅｏｆ３５０~６００ħｉｎｓｐｉｒｅｓｎｅｗｄｉｒｅｃｔｉｏｎｆｏｒｃｏｍｐｌｅｔｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｅ.ＴｈｅｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｅｆｆｅｃｔｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅＣｅＯ２ａｎｄｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｅｄｐａｌｌａｄｉｕｍｏｘｉｄｅｎａｎｏｃｌｕｓｔｅｒｓｐｌａｙｓａｃｒｕｃｉａｌｒｏｌｅｉｎｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ￣ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆＨ２ａｌｓｏｃｏｎｆｉｒｍｔｈｅｓｉｇｎｉｆ￣ｉｃａｎｔｅｆｆｅｃｔｏｆｌａｔｔｉｃｅｏｘｙｇｅｎａｔｏｍｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄꎻＣｅＯ２ꎻｍｅｔｈａｎｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎꎻｐａｌｌａｄｉｕｍ㊀㊀甲烷ꎬ是天然气中的主要成分ꎬ也是导致温室效应的气体ꎬ其危害程度是二氧化碳的２０倍以上[１￣６]ꎮ在完全氧化甲烷的过程中ꎬ含有晶格氧的氧化铈(ＣｅＯ２)可以激活分子氧[７￣８]ꎬ金属原子或离子可以有效地激活碳氢化合物中的Ｃ Ｈ键ꎬ合成纳米复合材料的ＭＯｘ/ＣｅＯ２将有望结合两者的优点ꎬ实现甲烷在低温条件下的完全氧化ꎮ作为同一周期内的铁㊁钴㊁镍三种元素ꎬ其金属性逐渐减弱ꎬ非金属性逐渐增强ꎬ是诸多催化反应的活性成分ꎮ金属钯作为金属镍同一族的贵金属元素ꎬ被认为是甲烷完全氧化反应最有效的活性成分[９￣１０]ꎮ本文将４种不同的金属负载到氧化铈上ꎬ探究其对甲烷完全氧化反应的影响ꎮ１㊀实验部分１.１㊀试剂与仪器硝酸铁[Ｆｅ(ＮＯ３)３ ９Ｈ２Ｏꎬ２５ｇ阿拉丁ꎬ９９.９９９％]㊁硝酸钴[Ｃｏ(ＮＯ３)２ ６Ｈ２Ｏꎬ５００ｇ阿拉丁ꎬ９９％]㊁硝酸镍[Ｎｉ(ＮＯ３)２ ６Ｈ２Ｏꎬ５００ｇ阿拉丁ꎬ９８％]㊁硝酸钯[Ｐｄ(ＮＯ３)２ ２Ｈ２Ｏꎬ１ｇ阿拉丁ꎬＰｄ>３９％]㊁硝酸铈[Ｎｉ(ＮＯ３)３ ６Ｈ２Ｏꎬ１００ｇ阿拉应用化工第４８卷丁ꎬ９９.９５％]ꎻ蒸馏水(Ｈ２Ｏꎬ自制)ꎻ无水乙醇(ＥｔＯＨꎬ５００ｍＬ科密欧ꎬ>９９.７％)ꎬ分析纯ꎮＲｉｇａｋｕＤ/Ｍａｘ￣２５００型全自动旋转靶Ｘ￣射线衍射仪ꎻＡｕｔｏＣｈｅｍⅡ２９０２０型化学吸附仪ꎮ１.２㊀催化剂的制备通过水热合成法[１１￣１２]制备纯的ＣｅＯ２ꎮ将１０ｍＬ的０.４ｍｏｌ/Ｌ的硝酸铈溶液混合到７０ｍＬ的６.０ｍｏｌ/Ｌ的氢氧化钠溶液当中ꎬ在室温条件下继续搅拌０.５ｈꎮ搅拌结束后ꎬ将混合溶液装入不锈钢反应釜(内衬材料为聚四氟乙烯)当中ꎬ随后将反应釜密封ꎬ放入１２０ħ烘箱ꎬ水热合成时间为２４ｈꎮ合成结束后ꎬ取出反应釜ꎬ待反应釜冷却至室温后ꎬ对合成物进行洗涤㊁离心(如此反复多次)ꎬ随后将合成物放入７０ħ烘箱内干燥８ｈꎮ干燥结束后ꎬ将合成物转移至马弗炉ꎬ按照升温的速率２ħ/ｍｉｎ升温至４５０ħꎬ保持３ｈꎬ从而得到纯的ＣｅＯ２ꎮ通过沉积沉淀法将纳米簇状的ＭＯｘ负载到ＣｅＯ２上ꎮ将１ｇＣｅＯ２与１００ｍＬＨ２Ｏ混合ꎬ搅拌(转速３６０ｒ/ｍｉｎ)ꎬ从而形成黄色悬浮状溶液ꎮ随后向黄色悬浮状溶液中加入１０ｍＬ金属硝酸盐溶液ꎬ在室温下搅拌２ｈꎮ搅拌结束后ꎬ通过１ｍｏｌ/Ｌ的ＮａＯＨ溶液(逐滴加入)调节溶液ｐＨꎬ使得混合液的ｐＨ＝１０ꎮ调节ｐＨ结束后继续搅拌８ｈꎮ搅拌结束后ꎬ离心ꎬ洗涤ꎬ７０ħ烘箱进行干燥(８ｈ)ꎬ最终得到催化剂前体样品ꎮ将催化剂前体样品放置于５％Ｈ２/９５％Ｎ２氛围下ꎬ温度４００ħꎬ还原１ｈꎮ随后在５％Ｏ２/９５％Ｎ２氛围下ꎬ温度５００ħꎬ氧化１ｈꎬ从而得到催化剂ꎮ１.３㊀催化剂反应性能的评价催化剂的评价在固定床反应器上进行ꎬ催化剂用量０.１ｇꎬ混合０.３ｇ石英砂ꎬ装填到石英管中ꎮ２０ｍＬ/ｍｉｎ的１０％ＣＨ４/Ａｒ混合１０ｍＬ/ｍｉｎ的纯氧ꎬ空速为１８０００ｍＬ/(ｇ ｈ)ꎮ出口气体用配有ＴＣＤ的气相色谱仪(ＳＲＩ８６１０＃３ꎬ配有ＨａｙｅＳｅｐＤ以及ＭｏｌｅｃｕｌａｒＳｉｅｖｅ５Ａ色谱柱)在线分析ꎮ反应起始温度为２００ħꎬ按照每４０ｍｉｎ１次的序列进样方法ꎬ在反应温度为２００~６００ħ间进行产物检测ꎮ１.４㊀催化剂的表征在ＬａｂＸＸＲＤ￣６０００型全自动旋转靶Ｘ射线衍射仪上进行结构分析ꎬＣｕ￣Ｋα射线ꎬＮｉ滤波ꎬ４０ｋＶꎬ３０ｍＡꎬ８(ʎ)/ｍｉｎ的扫描速度ꎬ步长０.０１ʎꎬ扫描范围为５~３５ʎꎮＨ２￣ＴＰＲ表征在多功能ＴＰ￣５０００吸附仪上进行ꎮ样品装量５０ｍｇ(４０~６０目)ꎬ３００ħＨｅ吹扫１ｈꎬ然后在流量４０ｍＬ/ｍｉｎ的含７％Ｈ２的氮气流中以１０ħ/ｍｉｎ从室温到１０００ħ进行程序升温还原ꎬ热导池(ＴＣＤ)检测ꎮ２㊀结果与讨论２.１㊀表征分析２.１.１㊀ＸＲＤ表征㊀通过改进的水热合成法ꎬ在碱性条件下合成纯的氧化铈ꎮ随后ꎬ通过沉积沉淀法形成以催化剂前体ꎬ之后在氧气氛围下进行煅烧(煅烧温度为５００ħ)形成以氧化铈为载体的金属氧化物催化剂ꎮ通过ＸＲＤ表征结果可以发现ꎬ纯的氧化铈载体分别在２８.５ꎬ３３.０ꎬ４７.４ꎬ５６.３ʎ以及５９ ０ʎ位置出峰ꎬ这与氧化铈的面心立方体结构(ＪＣＰＤＳ４３￣１００２)相吻合ꎬ其出峰位置分别对应(１１１)ꎬ(２００)ꎬ(２２０)ꎬ(３１１)以及(２２２)晶面[１３]ꎮ图１㊀氧化铈的ＸＲＤ谱图Ｆｉｇ.１㊀ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｏｆｐｕｒｅＣｅＯ２㊀㊀通过沉积沉淀法引入金属后ꎬ对催化剂进行ＸＲＤ表征ꎬ样品出峰位置与之前表征的氧化铈相同ꎬ表明金属的引入并没有破坏氧化铈的结构ꎮ由于载体的负载量低ꎬ未能在谱图上观察到金属或金属氧化物的特征峰ꎮ８６８２第１２期王丁等:氧化铈上负载不同金属(铁㊁钴㊁镍㊁钯)复合催化剂对甲烷完全氧化的性能研究图２㊀不同催化剂的ＸＲＤ谱图Ｆｉｇ.２㊀ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｔａｌｙｓｔｓ㊀㊀(１)ａ.１.０％ＦｅＯｘ/ＣｅＯ２ꎻｂ.２.０％ＦｅＯｘ/ＣｅＯ２ꎻｃ.５.０％ＦｅＯｘ/ＣｅＯ２ꎻｄ.１０.０％ＦｅＯｘ/ＣｅＯ２ꎻ(２)ｅ.１.０％ＣｏＯｘ/ＣｅＯ２ꎻｆ.２.０％ＣｏＯｘ/ＣｅＯ２ꎻｇ.５.０％ＣｏＯｘ/ＣｅＯ２ꎻｈ.１０.０％ＣｏＯｘ/ＣｅＯ２ꎻ(３)ｉ.１.０％ＮｉＯｘ/ＣｅＯ２ꎻｊ.２.０％ＮｉＯｘ/ＣｅＯ２ꎻｋ.５.０％ＮｉＯｘ/ＣｅＯ２ꎻｌ.１０.０％ＮｉＯｘ/ＣｅＯ２ꎻ(４)ｍ.０.１％ＰｄＯｘ/ＣｅＯ２ꎻｎ.０.２％ＰｄＯｘ/ＣｅＯ２ꎻｏ.０.５％ＰｄＯｘ/ＣｅＯ２ꎻｐ.１.０％ＰｄＯｘ/ＣｅＯ２ꎻｑ.５.０％ＰｄＯｘ/ＣｅＯ２２.１.２㊀Ｈ２￣ＴＰＲ表征㊀通过Ｈ２￣ＴＰＲ实验ꎬ在温度较高时(９００ħ)ꎬＣｅＯ２被还原为Ｃｅ２Ｏ３ꎮ４种不同的复合型金属氧化物催化剂中ꎬ都在还原温度区间内出现了不同的还原峰ꎬ表明金属在氧化铈上所形成的氧化物状态非唯一ꎮ负载在氧化铈上的钯的氧化物ꎬ在更低温度下(１２５ħ)被氢气还原ꎬ该还原峰所对应的钯的氧化态为ＰｄＯꎬ从而能够在低温的条件下提供反应所需要的激发态的氧原子ꎬ相对于铁(３２５ħ)㊁钴(２５０ħ)以及镍(２７５ꎬ３３０ħ)所需的还原温度更低[１４￣１５]ꎮ图３㊀四种催化剂以及载体Ｈ２￣ＴＰＲ结果Ｆｉｇ.３㊀Ｈ２￣ＴＰＲｒｅｓｕｌｔｓｆｏｒ４ｃａｔａｌｙｓｔｓａｎｄＣｅＯ２ａ.ＣｅＯ２ꎻｂ.５.０％ＦｅＯｘ/ＣｅＯ２ꎻｃ.５.０％ＣｏＯｘ/ＣｅＯ２ꎻｄ.５.０％ＮｉＯｘ/ＣｅＯ２ꎻｅ.５.０％ＰｄＯｘ/ＣｅＯ２㊀㊀并且ꎬ通过对比４种催化剂Ｈ２￣ＴＰＲ还原峰位置ꎬ位于还原温度中间的还原峰(由实线标记)ꎬ其还原温度在４种不同的催化剂的还原过程中依次降低ꎮ分别为５.０％ＦｅＯｘ/ＣｅＯ２>５.０％ＣｏＯｘ/ＣｅＯ２>５.０％ＮｉＯｘ/ＣｅＯ２>５.０％ＰｄＯｘ/ＣｅＯ２ꎬ而５.０％ＦｅＯｘ/ＣｅＯ２对应的还原温度与氧化铈载体对应的还原温度一致(都是６９０ħ)ꎬ证明负载不同的金属可能会改变载体的部分相的还原温度[１６]ꎬ继而证明了钯的氧化物相对于其他３种金属氧化物来说ꎬ能在更低的温度下利用氧空位并促进甲烷完全燃烧反应中活性氧的使用ꎮ２.２㊀催化性能分析为探究不同金属与ＣｅＯ２载体之间的可能存在的协同作用ꎬ在相同反应条件下对ＦｅＯｘ/ＣｅＯ２㊁ＣｏＯｘ/ＣｅＯ２㊁ＮｉＯｘ/ＣｅＯ２㊁ＰｄＯｘ/ＣｅＯ２催化剂的催化性能进行分析ꎮ通过在不同的反应温度下进行反应ꎬ改变金属的负载量ꎬ从而得出以下几个方面的对比分析ꎮ２.２.１㊀催化效果随温度的变化㊀金属镍ꎬ作为廉价的过渡金属ꎬ在较为温和的条件下即可从高价态还原为低价态ꎬ因此被广泛应用到诸多的反应当中[１７￣１８]ꎮ并且ꎬ金属镍与金属钯属于同一族元素ꎬ其催化活性与金属钯接近ꎮ本小节以金属镍为例ꎬ当反应温度从２００ħ上升到６００ħ时ꎬ甲烷在温度较低的阶段(２００~４００ħ)转化率几乎为０ꎬ这表明该催化剂在该阶段反应活性很低或者没有参加反应ꎮ当反应温度达到４００ħ以上ꎬ甲烷的转化率随着温度上升而逐渐增加ꎮ对于不同负载量的催化剂ꎬ镍的负载量为５.０％时ꎬ其催化效果显著高于其他负载量的催化剂(１ ０％ꎬ２.０％ꎬ１０.０％)ꎬ甲烷的转化率在反应温度为４００ħ时达到１.２６％ꎬ反应温度为５００ħ时达到６７ ４２％ꎬ在反应温度为６００ħ时达到９６.５８％ꎮ同比单独载体的ＣｅＯ２ꎬ其４００ꎬ５００ꎬ６００ħ所对应的甲烷转化率分别为０ꎬ７ ８６％ꎬ７７ ２５％ꎬ充分说明了负载了金属镍的ＣｅＯ２ꎬ其催化效果显著提高ꎬ这也就表明ꎬ在甲烷的完全氧化反应过程中ꎬ通过沉积沉淀法引入的金属Ｎｉ起到了重要的作用ꎮ图４㊀不同负载量的ＮｉＯｘ/ＣｅＯ２以及ＣｅＯ２催化性能Ｆｉｇ.４㊀ＣａｔａｌｙｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｐｕｒｅＣｅＯ２ａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏａｄｏｆＮｉＯｘ/ＣｅＯ２反应空速为１８０００ｍＬ/(ｇ ｈ)ꎬ催化剂用量为１００ｍｇ９６８２应用化工第４８卷２.２.２㊀催化效果随不同负载金属的变化㊀通过对比实验结果发现ꎬ当金属的负载量为５.０％时ꎬ其催化效果最佳ꎮ于是ꎬ选择相同负载量(５.０％)不同负载金属的催化剂进行对比ꎮ实验结果表明ꎬ５.０％ＮｉＯｘ/ＣｅＯ２和５.０％ＦｅＯｘ/ＣｅＯ２催化效果很接近ꎬ相对于５.０％ＣｏＯｘ/ＣｅＯ２其催化效果有着明显的提高ꎮ图５㊀相同负载量不同负载金属的ＭＯｘ/ＣｅＯ２催化性能Ｆｉｇ.５㊀Ｃａｔａｌｙｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆ１００ｍｇｏｆｓａｍｅｌｏａｄＭＯｘ/ＣｅＯ２ｆｏｒｃｏｍｐｌｅｔｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｅ反应空速为１８０００ｍＬ/(ｇ ｈ)ꎬ催化剂用量为１００ｍｇ㊀㊀当负载金属为Ｐｄ时ꎬ在反应温度为２５０ħ时ꎬ甲烷的转化率为４.５６％ꎬ相对于其他３种催化剂ꎬ５.０％ＦｅＯｘ/ＣｅＯ２在４００ħ的甲烷转化率为２.１１％ꎬ５.０％ＣｏＯｘ/ＣｅＯ２在４５０ħ的甲烷转化率为２.５８％ꎬ５.０％ＮｉＯｘ/ＣｅＯ２在４００ħ的甲烷转化率为２.１１％ꎬ其反应温度大大降低ꎮ表１㊀不同催化剂下甲烷完全氧化反应的起始反应温度Ｔａｂｌｅ１㊀Ｓｔａｒｔｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｏｒｃｏｍｐｌｅｔｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｅｏｖｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｔａｌｙｓｔｓ㊀㊀催化剂ＣＨ４转化率/％温度/ħ５.０％ＰｄＯｘ/ＣｅＯ２４.６５２５０５.０％ＦｅＯｘ/ＣｅＯ２２.１１４００５.０％ＣｏＯｘ/ＣｅＯ２２.５８４５０５.０％ＮｉＯｘ/ＣｅＯ２２.１１４００㊀㊀进一步比较甲烷转化率为５０％所对应的反应温度ꎬ发现５.０％ＰｄＯｘ/ＣｅＯ２所对应的反应温度为２９５ħꎬ５.０％ＦｅＯｘ/ＣｅＯ２所对应的反应温度为４８０ħꎬ５.０％ＣｏＯｘ/ＣｅＯ２所对应的反应温度为５３０ħꎬ５.０％ＮｉＯｘ/ＣｅＯ２所对应的反应温度为４７５ħꎮ表２㊀不同催化剂下甲烷转化率为５０％的反应温度Ｔａｂｌｅ２㊀Ｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｏｒｔｈｅ５０％ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｅｏｖｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｔａｌｙｓｔｓ㊀催化剂ＣＨ４转化率/％温度/ħ５.０％ＰｄＯｘ/ＣｅＯ２４９.７３２９５５.０％ＦｅＯｘ/ＣｅＯ２５０.９１４８０５.０％ＣｏＯｘ/ＣｅＯ２４９.３７５３０５.０％ＮｉＯｘ/ＣｅＯ２５０.８８４７５㊀㊀通过对比实验数据ꎬ比较负载不同金属的催化剂在甲烷完全氧化反应中ꎬ甲烷完全氧化(甲烷转化率１００％)所对应的反应温度ꎬ其中５.０％ＰｄＯｘ/ＣｅＯ２所对应的反应温度为４００ħꎬ５.０％ＦｅＯｘ/ＣｅＯ２所对应的反应温度为６００ħꎬ５.０％ＣｏＯｘ/ＣｅＯ２所对应的反应温度大于６００ħꎬ５.０％ＮｉＯｘ/ＣｅＯ２所对应的反应温度为６００ħꎮ表３㊀不同催化剂下甲烷转化率接近１００％的反应温度Ｔａｂｌｅ３㊀Ｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｏｒｔｈｅ１００％ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｅｏｖｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｔａｌｙｓｔｓ催化剂ＣＨ４转化率/％温度/ħ５.０％ＰｄＯｘ/ＣｅＯ２９８.４７４００５.０％ＦｅＯｘ/ＣｅＯ２９５.３２６００５.０％ＣｏＯｘ/ＣｅＯ２８１.７１６００５.０％ＮｉＯｘ/ＣｅＯ２９６.５８６００２.３㊀稳定性实验５.０％ＰｄＯｘ/ＣｅＯ２催化剂的稳定性是在反应温度为４００ħ的条件下进行的ꎬ反应空速为１８０００ｍＬ/(ｇ ｈ)ꎬ催化剂用量为１００ｍｇ保持不变ꎮ如图６所示ꎬ甲烷的转化率在第１ｄ(前２４ｈ)只发生了微小的变化ꎬ这就表明ꎬ该催化剂在高温处理下表现出极好的催化稳定性ꎮ当反应进行了４８ｈ后ꎬ甲烷的转化率降低了７.３４％ꎮ当反应继续进行ꎬ甲烷的转化率在９６ｈ(４ｄ)后降低了１５.７１％ꎮ分析甲烷转化率下降的可能原因:(１)反应进行中产生Ｈ２Ｏꎬ使得催化剂活性降低[２]ꎻ(２)高温下催化剂表面结构发生变化ꎬ催化剂的形态发生变化ꎮ虽然５.０％ＰｄＯｘ/ＣｅＯ２催化剂在反应进行４ｄ后ꎬ甲烷的转化率有所降低ꎬ但依旧能够保持７４.１９％之高ꎬ相对于其他催化剂在同等条件下甲烷转化率很低(５.０％ＮｉＯｘ/ＣｅＯ２)或者未发生反应(５.０％ＣｏＯｘ/ＣｅＯ２)来说ꎬ其转化率依旧很高ꎮ图６㊀５.０％ＰｄＯｘ/ＣｅＯ２催化剂在４００ħ下的稳定性测试Ｆｉｇ.６㊀Ｓｔａｂｉｌｉｔｙｔｅｓｔｏｆ５.０％ＰｄＯｘ/ＣｅＯ２ａｔ４００ħ反应空速为１８０００ｍＬ/(ｇ ｈ)３㊀结论通过比较４种负载不同金属(铁㊁钴㊁镍㊁钯)纳米复合催化剂对甲烷完全氧化反应的影响ꎬ得出了４种金属中金属钯更适合催化甲烷完全氧化反应的结论ꎮ并且催化剂５.０％ＰｄＯｘ/ＣｅＯ２在反应温度为０７８２第１２期王丁等:氧化铈上负载不同金属(铁㊁钴㊁镍㊁钯)复合催化剂对甲烷完全氧化的性能研究２５０ħ就能起活ꎬ在反应温度为２９５ħ时能够实现４９.７３％的甲烷转化率ꎬ并且在反应温度为４００ħ时就能达到９８.４７％的甲烷转化率ꎮ对催化剂进行ＸＲＤ表征ꎬ样品出峰位置与之前表征的氧化铈相同ꎬ表明金属的引入并没有破坏氧化铈的结构ꎮ通过Ｈ２￣ＴＰＲ表征手段发现ꎬ４种不同的复合型金属氧化物催化剂中ꎬ负载在氧化铈上的钯的氧化物ꎬ在更低温度下(１２５ħ)被氢气还原ꎬ相对于铁(３２５ħ)㊁钴(２５０ħ)以及镍(２７５ꎬ３３０ħ)所需的还原温度更低ꎮ在稳定性实验中ꎬ该催化剂在高温处理下表现出极好的催化稳定性ꎮ当反应进行了４８ｈ后ꎬ甲烷的转化率降低了７.３４％ꎮ当反应继续进行ꎬ甲烷的转化率在９６ｈ(４ｄ)后降低了１５.７１％ꎬ但依旧能够保持７４.１９％之高ꎮ参考文献:[１]㊀ＣａｒｇｎｅｌｌｏＭꎬＪａéｎＪＪＤꎬＧａｒｒｉｄｏＪＣＨꎬｅｔａｌ.ＥｘｃｅｐｔｉｏｎａｌａｃｔｉｖｉｔｙｆｏｒｍｅｔｈａｎｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｏｖｅｒｍｏｄｕｌａｒＰｄ＠ＣｅＯ２ｓｕｂｕｎｉｔｓｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄＡｌ２Ｏ３[Ｊ].Ｓｃｉｅｎｃｅꎬ２０１２ꎬ３３７(６０９５):７１３￣７１７.[２]ＭｏｎａｉＭꎬＭｏｎｔｉｎｉＴꎬＣｈｅｎＣꎬｅｔａｌ.ＭｅｔｈａｎｅｃａｔａｌｙｔｉｃｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｏｖｅｒｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌＰｄ＠ＣｅＯ２/Ｓｉ￣Ａｌ２Ｏ３:Ｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｗａｔｅｒ[Ｊ].ＣｈｅｍＣａｔＣｈｅｍꎬ２０１５ꎬ７(１４):２０３８￣２０４６.[３]ＣａｍｕｚｅａｕｘＪＲꎬＡｌｖａｒｅｚＲＡꎬＢｒｏｏｋｓＳＡꎬｅｔａｌ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍｅｔｈａｎｅｅｍｉｓｓｉｏｎｓａｎｄｖｅｈｉｃｌｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｎｔｈｅｃｌｉｍａｔｅｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｈｅａｖｙ￣ｄｕｔｙｎａｔｕｒａｌｇａｓｔｒｕｃｋｓ[Ｊ].Ｅｎｖｉｒｏｎ￣ｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１５ꎬ４９(１１):６４０２￣６４１０. [４]ＬｏｕＹꎬＭａＪꎬＨｕＷꎬｅｔａｌ.Ｌｏｗ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅｔｈａｎｅｃｏｍ￣ｂｕｓｔｉｏｎｏｖｅｒＰｄ/Ｈ￣ＺＳＭ￣５:ａｃｔｉｖｅＰｄｓｉｔｅｓｗｉｔｈｓｐｅｃｉｆｉｃｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｍｏｄｕｌａｔｅｄｂｙａｃｉｄｉｃｓｉｔｅｓｏｆＨ￣ＺＳＭ￣５[Ｊ].ＡｃｓＣａｔａｌｙｓｉｓꎬ２０１６ꎬ６(１２):８１２７￣８１３９. [５]ＨｏｕＺꎬＬｉｕＹꎬＤｅｎｇＪꎬｅｔａｌ.ＨｉｇｈｌｙａｃｔｉｖｅａｎｄｓｔａｂｌｅＰｄ￣ＧａＯｘ/Ａｌ２Ｏ３ｃａｔａｌｙｓｔｓｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃＰｄ５Ｇａ３ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓｆｏｒｍｅｔｈａｎｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ[Ｊ].ＣｈｅｍＣａｔＣｈｅｍꎬ２０１８ꎬ１０(２４):５６３７￣５６４８.[６]ＷｉｌｌｉｓＪＪꎬＧａｌｌｏＡꎬＳｏｋａｒａｓＤꎬｅｔａｌ.Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅ￣ｐｒｏｐｅｒｔｙｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｔｕｄｉｅｓｉｎｐａｌｌａｄｉｕｍ￣ｃａｔａｌｙｚｅｄｍｅｔｈ￣ａｎｅｃｏｍｐｌｅｔｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ[Ｊ].ＡＣＳＣａｔａｌｙｓｉｓꎬ２０１７ꎬ７(１１):７８１０￣７８２１.[７]ＤａｎｉｅｌｉｓＭꎬＣｏｌｕｓｓｉＳꎬＬｅｉｔｅｎｂｕｒｇＣꎬｅｔａｌ.Ｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇｍｅｔｈａｎｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｐａｌｌａｄｉｕｍ￣ｅｍｂｅｄｄｅｄｃｅｒｉａｃａｔａｌｙｓｔｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙａｏｎｅ￣ｓｔｅｐｄｒｙｂａｌｌ￣ｍｉｌｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄ[Ｊ].ＡｎｇｅｗａｎｄｔｅＣｈｅｍｉｅꎬ２０１８ꎬ１３０(３２):１０３６９￣１０３７３.[８]ＥｓｃｈＦꎬＦａｂｒｉｓＳꎬＺｈｏｕＬꎬｅｔａｌ.Ｅｌｅｃｔｒｏｎｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｄｅ￣ｔｅｒｍｉｎｅｓｄｅｆｅｃｔｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｎｃｅｒｉａｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ[Ｊ].Ｓｃｉｅｎｃｅꎬ２００５ꎬ３０９(５７３５):７５２￣７５５.[９]ＭａｙｅｒｎｉｃｋＡＤꎬＪａｎｉｋＭＪ.ＭｅｔｈａｎｅａｃｔｉｖａｔｉｏｎａｎｄｏｘｙｇｅｎｖａｃａｎｃｙｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｖｅｒＣｅＯ２ａｎｄＺｒꎬＰｄｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄＣｅＯ２ｓｕｒｆａｃｅｓ[Ｊ].ＴｈｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈｙｓｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙＣꎬ２００８ꎬ１１２(３８):１４９５５￣１４９６４.[１０]李赫.载体及活性组分对甲烷低温燃烧催化性能的影响[Ｊ].应用化工ꎬ２００７ꎬ３６(８):７９５￣７９６.[１１]ＸｕＱꎬＬｅｉＷꎬＬｉＸꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｒｅｍｏｖａｌｏｆｆｏｒｍａｌｄｅ￣ｈｙｄｅｂｙｎａｎｏｓｉｚｅｄｇｏｌｄｏｎｗｅｌｌ￣ｄｅｆｉｎｅｄＣｅＯ２ｎａｎｏｒｏｄｓａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ[Ｊ].ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏ￣ｇｙꎬ２０１４ꎬ４８(１６):９７０２￣９７０８.[１２]ＬｉｕＸꎬＺｈｏｕＫꎬＷａｎｇＬꎬｅｔａｌ.Ｏｘｙｇｅｎｖａｃａｎｃｙｃｌｕｓｔｅｒｓｐｒｏｍｏｔｉｎｇｒｅｄｕｃｉｂｉｌｉｔｙａｎｄａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｃｅｒｉａｎａｎｏｒｏｄｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙꎬ２００９ꎬ１３１(９):３１４０￣３１４１.[１３]ＸｉａｏＬꎬＳｕｎＫꎬＸｕＸꎬｅｔａｌ.Ｌｏｗ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃａｔａｌｙｔｉｃｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｅｏｖｅｒＰｄ/ＣｅＯ２ｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｄｅｐｏｓｉ￣ｔｉｏｎ￣ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ[Ｊ].ＣａｔａｌｙｓｉｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓꎬ２００５ꎬ６(１２):７９６￣８０１.[１４]ＬｅｉＹꎬＬｉＷꎬＬｉｕＱꎬｅｔａｌ.ＴｙｐｉｃａｌｃｒｙｓｔａｌｆａｃｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｃｅｒｉａｏｎｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆＰｄ/ＣｅＯ２ｃａｔ￣ａｌｙｓｔｓｆｏｒｌｅａｎｍｅｔｈａｎｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ[Ｊ].Ｆｕｅｌꎬ２０１８ꎬ２３３:１０￣２０.[１５]ＮａｋａｇａｗａＫꎬＯｈｓｈｉｍａＴꎬＴｅｚｕｋａＹꎬｅｔａｌ.ＭｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｅｆｆｅｃｔｓｏｆＣｅＯ２ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｆｏｒｃａｔａｌｙｔｉｃｓｏｏｔｃｏｍｂｕｓ￣ｔｉｏｎｏｆＣｕＯ/ＣｅＯ２[Ｊ].ＣａｔａｌｙｓｉｓＴｏｄａｙꎬ２０１５ꎬ２４６:６７￣７１. [１６]ＭｕｒｏｙａｍａＨꎬＨａｎｏＳꎬＭａｔｓｕｉＴꎬｅｔａｌ.Ｃａｔａｌｙｔｉｃｓｏｏｔｃｏｍ￣ｂｕｓｔｉｏｎｏｖｅｒＣｅＯ２￣ｂａｓｅｄｏｘｉｄｅｓ[Ｊ].ＣａｔａｌｙｓｉｓＴｏｄａｙꎬ２０１０ꎬ１５３(３/４):１３３￣１３５.[１７]ＳａｈｏｏＤꎬＹｏｏＣꎬＬｅｅＹ.ＤｉｒｅｃｔＣＯ２ａｄｄｉｔｉｏｎｔｏａＮｉ(０)￣ＣＯｓｐｅｃｉｅｓａｌｌｏｗｓｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｖｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆａＮｉｃｋｅｌ(ＩＩ)ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅｗｉｔｈｅｘｐｕｌｓｉｏｎｏｆＣＯ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙꎬ２０１８ꎬ１４０(６):２１７９￣２１８５. [１８]ＫｉｍＪꎬＨａｎＳＷꎬＫｉｍＪＣꎬｅｔａｌ.Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｎｉｃｋｅｌｔｏｒｅ￣ｐｌａｃｅｐｌａｔｉｎｕｍｏｎｚｅｏｌｉｔｅｎａｎｏｓｐｏｎｇｅｓｆｏｒｃａｔａｌｙｔｉｃｈｙｄｒｏｉ￣ｓｏｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｎ￣ｄｏｄｅｃａｎｅ[Ｊ].ＡＣＳＣａｔａｌｙｓｉｓꎬ２０１８ꎬ８(１１):１０５４５￣１０５５４.１７８２。
负载型Au_Al_2O_3系列催化剂的研究进展
第27卷 第2期 吉首大学学报(自然科学版)Vol.27 No.2 2006年3月J ournal of J ishou University(Natural Science Edi ti on)Mar.2006文章编号:1007-2985(2006)02-0104-07负载型Au Al2O3系列催化剂的研究进展李小梅,邓 谦,肖菡曦(湖南科技大学化学化工系,湖南湘潭 411201)摘 要:负载型金催化剂作为一种新型催化剂,它优异的催化氧化性能引起越来越多化学工作者的关注.Al2O3是催化剂制备中大量使用的典型氧化物载体.综述了近年来以Al2O3为载体的系列Au Al2O3催化剂的制备方法、催化性能及其活性中心结构的研究状况和发展趋势,讨论的主要反应包括CO低温催化氧化为CO2、汽车尾气净化、含卤有机化合物的消除和甲烷催化燃烧.关键词:Au Al2O3;催化剂;制备;催化性能;活性中心结构中图分类号:Q643.3 文献标识码:A金元素位于周期表第IB族,从其电子结构来看Au4f145d106s1,d轨道完全充满;并且第一电离能很大(890kJ mol-1),很难失去6s电子,因此金的单晶表面与底物分子之间的相互作用力很弱,很难发生吸附,因此金历来被认为是催化惰性元素[1].金催化剂的催化性能对金微粒的大小十分敏感,降低其粒度增大比表面,催化性能有明显的改善,由于量子粒度效应,金微粒的熔点随金粒度的变小而迅速降低,粒径为2nm 的金微粒熔点已降至300[2],所以即使在90处理金催化剂,也会发生表面金粒子的聚集现象,导致催化剂失活,很难得到高分散态的金催化剂.20世纪80年代以前,人们曾研究过以非活性氧化物为载体的负载型金催化剂[3],以及非负载的金丝、金棉等[4],但并未发现它们具有比其它贵金属催化剂更好的催化活性.80年代以来纳米制备技术日臻成熟,1989年,Haruta[5]等人利用沉积-沉淀法制备出了纳米级负载金催化剂,发现高分散在过渡金属氧化物上的金催化剂对C O低温完全催化氧化反应活性比铂催化剂高出一个数量级,并且具有其它贵金属催化剂所不具有的稳定性和湿度增强效应,改变了人们认为金是催化惰性的传统观念;另外,许多工业反应催化剂都属于贵金属铂系催化剂,利用价格相对较低,资源相对丰富的金催化剂替代价格昂贵的铂系催化剂更具有商业化的经济优势,因此金催化剂逐渐成为人们争相研究的热点.本文中,笔者主要评述了以Al2O3为载体的金催化剂的研究应用进展.1 Al2O3载体的表面结构Al2O3是催化剂制备中大量使用的一种典型氧化物载体,它是由铝的氢氧化物加热脱水制得.常见的Al2O3有 -, -,-,!-等晶型,但只有-和!-晶型Al2O3具有催化活性.-Al2O3和!-Al2O3分别由Al-O四面体和Al-O八面体构成,Al3+配位数分别为4和6.Al2O3表面由于局部电荷不平衡而具有酸碱性[6],其形成机理为:.收稿日期:2005-11-10基金项目:湖南省自然科学基金资助项目(01JJY014,04JJ6003);湖南省教育厅科学研究项目(03C515)作者简介:李小梅(1981-),女,山东省日照市人,湖南科技大学化学化工系硕士研究生,主要从事催化合成研究.从上述机理可以看出,在Al 2O 3表面上有L 酸中心和B 酸中心,同时还有碱中心.活性中心的酸碱性质,除和制备条件有关外,还和焙烧过程中形成Al 2O 3的脱水温度与晶型有关:在500 左右脱水,Al 2O 3上酸中心数量达到一个极大值;600 时,Al 2O 3上酸量下降,X 射线衍射分析的结果表明Al 2O 3已由500 时的 -晶型转化为600 时高结晶度的!-晶型[7].在水溶液中,Al 2O 3表面存在AlOH +2或AlO -离子,它们的存在形态依赖于Al 2O 3的等电点和溶液的pH 值.Al 2O 3等电点越高,活性组分越靠近外表面,在相同担载量下,其分散度也越高,催化剂的催化活性也越好.而Al 2O 3的等电点可以通过引入正电性的Li +离子或负电性的F -离子办法调变,方法[8]是将Al 2O 3载体120 烘干后,浸渍于LiNO 3或NH 4F 水溶液中,经110 烘干,600 焙烧即可.Li +离子使载体等电点升高,F -离子作用刚好相反.2 负载型Au Al 2O 3催化剂的制备以Al 2O 3为载体的金催化剂制备方法最常用的是浸渍法[5]、沉积-沉淀法[9]和溶胶-凝胶法[10].2.1浸渍法(I mpregnation)常规浸渍法是制备贵金属催化剂最传统最简单的方法.将Al 2O 3载体浸渍于等量或过量含Au 组分(如HAuCl 4 3H 2O 或AlCl 3)的溶液中,经老化,过滤,洗涤,干燥,焙烧,还原等处理方法得到成品催化剂.该法的优点是Au 组分全部吸附在载体表面上,利用率高,可制备低负载量的金催化剂;缺点是该法制备的催化剂中含有大量Cl -,难以洗涤,而且金微粒分布不均匀,同样容易引起Au 颗粒聚集,使平均粒径在20nm 以上,得不到高活性的金催化剂.2.2沉积-沉淀法(Deposition precipitation)在搅拌下将Al 2O 3载体悬浮在含Au 组分(如HAuCl 4 3H 2O 或AlCl 3)的溶液中,通过加入沉淀剂调节溶液pH 值,慢慢产生Au 的沉淀,此时载体颗粒成为一个成核剂,选择适当反应条件,使产生的绝大多数Au 的沉淀沉积到载体表面上,随后进行老化、洗涤至无Cl -、干燥、还原等处理即可.要制备出高活性的金催化剂,产生Au 沉淀的速度不能过快,溶液中碱的局部浓度不能过高.可采用尿素作沉淀剂[7],加热时尿素会均匀而缓慢的离解出OH -:(NH 2)2C O+3H 2O !2NH 4++C O 2+2OH -,OH -刚刚离析出就被形成Au 沉淀消耗掉,可以改变温度和尿素浓度来控制OH -的浓度,从而可以得到均匀Au 沉淀.溶液pH 值对催化剂性能影响很大.当用HAuCl 4作Au 组分的前驱体时,AuCl -4在水溶液中水解,生成[Au(OH)x Cl 4-x ]-.研究表明,在pH 值为7~8范围内,所制备金催化剂性能最好[11].当pH 值为7左右时,x 接近3;当pH 值较低时,AuCl -4水解不够完全;当pH 值低于Al 2O 3等电点(7~9)[12]时,Al 2O 3表面具有正电性,容易吸附具有负电性的Cl -,而Cl -的存在加快了Au 微粒的迁移长大,使催化活性降低甚至消失;当pH 值高于Al 2O 3的等电点时,Al 2O 3表面具有正电性,对[Au(OH)x Cl 4-x ]-的吸附能力下降,降低了Au 105第2期 李小梅,等:负载型Au Al 2O 3系列催化剂的研究进展106吉首大学学报(自然科学版)第27卷的利用率,同样不利于催化剂活性的提高.沉积-沉淀法制备金催化剂时,一般要求Al2O3的比表面大于50m2 g-1,这样才有利于Au在载体表面的有效分散.沉积-沉淀法的优点在于:金催化剂金颗粒尺寸窄,粒径均匀;可以通过选择合适的Al2O3载体得到各种不同物理结构特性(如比表面、孔径和强度等)的金催化剂.2.3溶胶-凝胶法(sol gel)通过溶胶-凝胶法制备Al2O3胶体有3种方法:(1)酸中和法.NaAlO2溶液中加入酸或通入CO2气体即可制得Al2O3胶体.如:HNO3中和Na AlO2生成-Al2O3胶体;(2)碱中和法.铝盐溶液中加入氨水或以其它碱液中和.如:!-Al2O3母体是以AlCl3溶液用氨水中和制得,而氨水中和Al2(SO4)3溶液可制备-Al2O3母体.(3)醇铝水解法.将有机醇铝溶于水,可生成纯度高、比表面大的氢氧化铝胶体[11].利用溶胶法制备Au Al2O3催化剂[10,13]均采用醇铝水解法.将可溶性铝盐溶于乙醇水溶液中(n乙醇∀n水∀n铝=35∀8∀1)制得氢氧化铝溶胶,然后加入预定量的Au前驱体(Au(Ac)3,HAu(NO3)4或HAuCl4)的溶液,将生成的凝胶烘干以除去水分和溶剂,最后焙烧即得成品Au Al2O3催化剂.Seker[10]报道用溶胶-凝胶法制备的Au Al2O3催化剂在尿素溶液中还原NOX的活性比浸渍法和沉积-沉淀法制备的Au Al2O3催化剂活性要高,而且还具有抗硫中毒能力.3 负载型Au Al2O3的催化性能3.1C O低温催化氧化为CO2CO是典型的易燃易爆有毒气体,凡含碳的物质不完全燃烧时,都可产生C O.直接燃烧是消除C O最快捷的方法,但是CO防毒面罩,燃料电池富氢中少量C O消除[14],飞机、潜艇、航天器等封闭体系中微量CO 消除等方面却要求C O在室温乃至更低温度下完全氧化为CO2.CO低温完全氧化的可行途径是催化氧化.上世纪90年代以前,C O低温氧化催化剂主要是已商品化的Hopcalite催化剂[15](CuO40%+MnO260%)和负载型Pt、Pd基贵金属催化剂[16-17].Hopcalite催化剂在-20时对C O氧化仍具有较高活性,但它的致命缺点是遇水不可再生性失活,导致该催化剂在实际应用中存在许多限制条件.由于Pt,Pd贵金属对CO和O2良好的吸附和活化性能而成为催化CO完全氧化的第二代催化剂.但是Pt,Pd基催化剂只适用于室温下CO浓度为几百个10-6的稀薄气体中,而且该类催化剂价格昂贵、使用寿命短、抗水性差、易被硫化物及卤化物中毒等缺陷,仅限于实验室研究而未能实际推广应用.1989年,日本教授Haruta[5]制备的高分散负载金催化剂对CO催化氧化为CO2具有极高活性,可使空气中体积分数1%的C O在30完全氧化为C O2,甚至在-70下仍具有活性,而且该催化剂对水不敏感,在湿度76%和30反应条件下可数天保持C O完全转化.此后有关CO低温催化完全氧化的金催化剂的研究在国内外开始蓬勃开展起来.早在2001年12月烟台大学应用催化研究所就申请了负载型金催化剂用于低温CO催化氧化的专利权[18],该大学项目组已将这一创新科研成果实现了产业化.CO催化氧化负载金催化剂的常见载体有-Al2O3[10,19],Fe2O3[5],Co3O4[5],NiO[5],CeO2[14],SnO2[20], CdO[21],活性碳[22]和TiO2[33-34]等种类,其中以Fe2O3,Co3O4,-Al2O3为载体的金催化剂在-22低温下就可以将空气中体积分数1%CO完全氧化为C O2.Lee[23]认为浸渍法制备的Au -Al2O3催化剂中-Al2O3载体的干湿状态不影响其对CO的催化活性,富氧条件下能提高CO转化率,金的前驱体影响催化剂中金粒度和含量,老化时的pH值和时间也影响C O的转化率.Lin[24]认为金的沉淀是通过-Al2O3表面-OH与Au配位形成的,金在25下干燥后的Au -Al2O3上主要处于Au#O键合环境中,CO氧化反应是通过在Au+#OH-中插入CO成为一个羰基,然后被氧化为碳酸氢盐,随后碳酸氢盐脱羧完成反应循环,这和Costello[35]检测相一致.邹旭华[19]采用沉积-沉淀法制备了Au Al2O3催化剂,认为还原比焙烧预处理得到的质理分数为1.2%Au Al2O3催化剂对CO催化氧化活性更高,可在空速1.5∃104h-1条件下,分别于-22和-10下将空气中的1%C O完全氧化,可能原因是还原预处理得到的催化剂中金颗粒的尺寸更小,分散度更高.Gluhoi [26]认为添加助剂CeO x 的Au -Al 2O 3催化剂上CO 氧化反应在Au 和Ce O x 的界面上发生,Ce O x 提供氧化反应所需要的O;而添加未还原的碱或碱土金属氧化物的Au -Al 2O 3对CO 氧化反应起到推动作用,可以在 -Al 2O 3载体上得到高分散热稳定性好的细小金微粒.C ostello [25]还测试了Au -Al 2O 3催化剂上CO 氧化反应的氘同位素效应.H 2和D 2存在下C O 氧化选择性分别为77%和86%,H 2比D 2对CO 氧化失活催化剂再生能力更高.未焙烧的非活性Au -Al 2O 3催化剂可以通过H 2和H 2O 的混合气在100 下活化,而单独的H 2或H 2O 都没有活化能力.检测结果与Au -Al 2O 3的活性位包括金属态Au 原子和Au +-OH -的模型一致[35].3.2汽车尾气净化汽车尾气主要含碳氢化合物(2000∃10-6~6000∃10-6)、CO(3%~6%)和NO x (500∃10-6~2500∃10-6)等大气污染物,如何方便有效地净化汽车尾气已成为当今全球关注的焦点之一.上世纪六七十年代开始研究的汽车尾气净化催化剂大部分是以Pt,Pd 和Rh 为活性组分,以具有储氧功能的La 2O 3和CeO 2为助剂,以∀-Al 2O 3为载体[12]的系列催化剂.但存在问题是Pt,Pd 和Rh 价格昂贵而且资源有限,无法大面积推广使用,开发以价格相对较低,资源相对丰富的金催化剂倍受人们关注.Mellor [27]等人制备的Au Co 3O 4催化剂对碳氢化合物、C O 和NO x 具有很高的三效催化活性,但是催化剂稳定性差.Seker [10]等人用一步溶胶-凝胶法制备的负载型Au Al 2O 3催化剂,用丙烯还原NO x ,在含氧量达14%的氧化气氛中,仍有较好的反应活性,而且更具有湿度增强效应和抗SO 2中毒再生能力.这无疑给汽车尾气三效催化剂新的开发方向带来了曙光.另有研究[28]表明在350~450 范围内,掺杂Mn 2O 3的Au Al 2O 3催化剂上NO 可以100%转化为N 2,并且加快了NO 与O 2反应生成NO 2的速率,而且没有有害产物N 2O 生成.徐秀峰等[29]以沉积-沉淀法制备了Au CeO 2 Al 2O 3和Au Al 2O 3催化剂,在丙烷催化还原NO 的反应中,Au CeO2 Al 2O 3表现出了比Au Al 2O 3催化剂更高的催化活性.在375 、相同金负载量(0.6%)下,Au Ce O 2 Al 2O 3上NO 生成N 2的转化率达40%,而Au Al 2O 3催化剂上只有20%,这可能是由于CeO 2本身具有强储、放氧能力的缘故.而且CeO 2负载量在质量分数为5%~15%时,Au Ce O 2 Al 2O 3催化剂对NO 催化效果比较好,如果CeO 2负载量太高,Au CeO 2 Al 2O 3会催化丙烷完全氧化.3.3含卤有机化合物的消除氟里昂(CCl 2F 2)被认为是破坏大气臭氧层的主要毒物,而且其温室效应比C O 2高约2万倍.含氯甲烷(C H 3Cl,C H 2Cl 2,C HCl 3和CCl 4)是诱变剂和致癌物,它们本身具有热稳定性和化学稳定性,很难在大气中自行降解.Chen [30]等证明Au Al 2O 3和Au Co 3O 4能够催化分解氯甲烷,其催化效果可同铂基催化剂相比,又具有更好的稳定性和抗水性.其中Au Co 3O 4比Au Al 2O 3催化活性更高,而Au Al 2O 3却对CCl 2F 2分解活性很高.用共沉淀法制备的Au 负载量为0.2~10wt.%的Au C o 3O 4催化剂,在300 、500∃10-6C H 2Cl 2、空速15000h -1和质量分数0.6%H 2O 的条件下能够100%选择性催化C H 2Cl 2生成C O 2和HCl,没有副产物CHCl 3,CCl 4,CO,Cl,COCl 和HC HO 生成.而且Au Co 3O 4催化活性与Au 负载量无关,还具有抗Cl -中毒和抗水稳定性.以Al 2O 3为载体、Au 和Co 3O 4为活性组分的催化剂可望适合于所有含卤有机化合物的消除.3.4甲烷催化燃烧甲烷催化燃烧是借助催化剂在低起燃温度(200~300 )下将甲烷氧化分解为CO 2和H2O 的无火焰燃烧技术,是一种重要的新型能源产生模式.甲烷与空气预混合后,通过催化剂床层,在催化剂作用下实现燃烧,具有很高的燃烧效率与能源利用率,而且甲烷在这种低温下燃烧还可以抑制NO x 和SO x 的生成.中科院兰州化学物理研究所研制的催化剂用于甲烷催化燃烧反应,甲烷转化率在98%以上,尾气中甲烷体积分数小于5∃10-6.甲烷催化燃烧与普通有焰燃烧相比,具有低温燃烧、环保、节能、高效、稳定、安全等诸多优点,在能源、环境问题突出的今天引起巨大关注.Grisel [31]采用浸渍法和沉积-沉淀法制备的Au Al 2O 3催化剂具有良好的高温催化甲烷完全氧化的效果,其中用沉积-沉淀法制备的Au Al 2O 3催化剂活性最好,Au 粒子的平均粒径在3~5nm.但是所有的Au Al 2O 3催化剂在反应过程中Au 微粒都有不同程107第2期 李小梅,等:负载型Au Al 2O 3系列催化剂的研究进展108吉首大学学报(自然科学版)第27卷度的聚集长大.Grisel[32]接着通过添加金属氧化物MO x(M=C r,Mn,Fe,Co,Ni,Cu和Zn)使Au Al2O3催化剂对甲烷氧化活性得到了提高,而且氧化物活性顺序:CuO x>MnO x>CrO x>FeO x>CoO x>NiO x>ZnO x,其中含CuO x和CrO x的Au Al2O3催化剂催化活性最高,原因可能是CuO x和CrO x本身对C H4高的催化活性有关,另外Au MnO x Al2O3的反应活化能比Au Al2O3和MnO x Al2O3的都低;而且Grisel认为Au MnO x Al2O3催化剂上反应活性位是Au,MO x和气相界面上,而且C H4吸附在Au上,而MO x提供活性氧物种.4 负载型Au Al2O3催化剂活性中心结构人们对金催化剂性能和应用方面做了不少工作,但是由于缺少足够的动力学数据,以及载体不同、反应机理不同等原因,人们对金催化剂催化活性中心尚缺乏清晰统一的认识.Bollinger[33]认为尽管活性较高的金催化剂含有Au的粒度较小,通常在3~5nm之间,但Au粒度并不是决定催化剂活性的唯一因素. Haruta[34]认为金与载体的界面是活性中心.Grisel[31-32]也认为反应活性位是金与载体的界面,但活性物种不是离子状态的Au.Costello[35]通过室温下CO氧化反应失活实验确定Au Al2O3催化剂的活性中心.研究发现:在C O原料气中掺杂H2或水蒸汽会使Au Al2O3催化活性迅速消失;干燥空气中将Au Al2O3加热到100以上也会发生失活现象.因此他们提出Au Al2O3催化剂的活性位与Au+#OH-有关.Galindo[36]用XPS和F TI R表征手段研究了Au纳米粒子与Al2O3载体间的相互作用.XPS分析发现Al2O3载体上的Al和O原子均受到纳米Au粒子的影响.Al的2p峰的化学位移向高能移动,而O的1s峰向相反方向移动,归其原因是由于Au纳米粒子负载在Al2O3载体上引起电荷在Al2O3上重新分布.室温下,Au由于其高的电负性,在Al2O3载体上不会形成Au的氧化物,但会在Au与Al2O3界面上形成Al2Au 合金.FTIR吸收光谱表明Au Al2O3催化剂上形成了Au3簇.5 结语负载型Au Al2O3催化剂在汽车尾气催化净化、含卤有机化合物消除、甲烷催化燃烧三方面已取得了初步成效,应该继续深入全面的研究下去,尽快研制出更高性能的催化体系;Au Al2O3催化剂在CO低温催化氧化方面已实现了产业化,但是从微观角度认识Au Al2O3催化剂上C O氧化反应的催化机理、动力学和热力学行为等方面的研究还没有取得满意的结果.Au Al2O3催化剂仍属于贵金属催化体系,在推广应用方面受到限制,可以通过加入助剂或Al2O3载体改性的方法来提高Au Al2O3催化剂的催化性能,进而减少Au组分含量降低催化剂成本.研究已表明过渡金属(如:Fe2O3,Co3O4)和稀土元素(如CeO2)是优异的Au Al2O3催化剂助剂;吴晓华[56]通过浸渍法制备的硫酸化氧化钛用于低温降解二氯甲烷取得了很好的效果,可以用H2SO4或杂多酸等不同强度的酸使Al2O3载体改性,来提高Au Al2O3催化剂的酸性.此外由于Au Al2O3催化体系强的催化氧化性能可望在低级烷烃部分氧化方面得到突破性应用.参考文献:[1] B OND G C.Gold:A Relatively New Catalyst[J].Catal.Today,2002,72:5-9.[2] 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sites for the series of supported Au Al2O3catalysts is revie wed.A series of important reactions are discussed,such as low temperature catalytic oxidation of C O,purification of exhaust from motor vehicles,elimination of organic halogen containing compounds and catalytic combustion of CH4.Key words:Au Al2O3;catalysts;preparation;catalytic performance;active sites(上接第103页)参考文献:[1] 葛晓霞,蔡固平,曾光明.硫酸锰废渣无害化及资源化研究[J].中国锰业,2004,2(1):48-52.[2] 关振英.电解锰生产废渣用作水泥生产缓凝剂的研究[J].中国锰业,2000,5(2):51-52.[3] 电解金属锰废渣磷化处理制全价肥的方法[J].现代化工,1998,1(3):35.[4] 刘胜利.电解金属锰废渣的综合利用[J].中国锰业,1998,11(4):60-63.[5] 徐风广.含锰废渣用于公路路基回填土的试验研究[J].中国锰业,2001,11(4):1-3.[6] 宁 平,陈亚雄,孙佩石,等.含锰废渣吸收低浓度SO2生产MnSO4H2O研究[J].环境科学,1997,11(18):58-60.[7] 周卫华,蔡继红,宁 柯.双渣侵取提锰工艺应用[M].污染防治技术,1997,6:110-112.[8] 张碧泉,卢兆兴,陈 安.以富锰渣为原料制备氯化锰溶液[J].中国锰业,2000,18(1):30-32.Conditions for Leaching Manganese from Electrolytic Manganese Waste ResidueLI Zhi ping1,PE NG Xiao wei2,OUYANG Yu zhu1(1.College of Biology and Environ mental Sciences,Jishou University,Jishou416000,Hunan China;2.College ofResources and Environmental Science,Jishou University,Jishou416000,Hunan China;)Abstract:Manganese was leached from electrolytic manganese waste residue by adulteration technique.The recovery ef fects of sulfuric acid leaching method was studied the influence of mineral-residue ratio,solid-liquid ratio,leaching temperature and pH value of solvent on the extraction efficiency of manganese was investigated.The results showed that e xtraction efficienc y of manganese produced by addition of manganese mineral powder into the material was two times higher than that obtained without it.A manganese leaching efficiency of42.38%was obtained under3∀1of mineral-residue ratio and1∀3of solid-liquid ratio at pH2.0and60for3h leaching time.Key words:manganese waste residue;manganese mineral powder;leaching ratio;electrolytic(责任编辑 易必武) 110吉首大学学报(自然科学版)第27卷。
甲烷催化燃烧反应机理及催化燃烧剂研究进展
甲烷催化燃烧反应机理及催化燃烧剂研究进展[摘要]：本文介绍了甲烷催化燃烧剂中活性成分、载体和添加剂的种类，以及催化燃烧剂制备方法和条件对其催化燃烧性能的影响；分析了甲烷催化燃烧剂失活的原因和甲烷反应机理。
指出床层温度和积碳是导致催化燃烧剂失活的主要因素，必须从甲烷催化燃烧剂和工艺技术方面加以改进；开发高比表面积复合载体、添加稀土元素、开发新型耐硫、热稳定性高的甲烷催化燃烧剂、改进流化床甲烷技术是甲烷研究的主要方向。
[关键词]：甲烷；催化燃烧剂；反应机理1甲烷催化燃烧工艺研究现状甲烷反应的一个重要工业应用是去除富氢气体(如合成氨和燃料电池)中的微量CO，但更有趣的应用是煤/生物质能气化成天然气的甲烷过程。
煤制天然气工艺一般包括煤气化、合成气转化、提纯和甲烷。
首先，煤气化使煤颗粒在高温下与蒸汽和氧气反应，得到粗制合成气。
主要成分包括H2、Co、CO2、H2O、CH4和少量碳氢化合物，包括S和Cl杂质。
其组分含量与气化工艺条件、反应器类型和气化剂密切相关；由于原油合成气中含有焦油、S/Cl等微量杂质，会破坏后续反应器的甲烷催化燃烧剂，需要气体净化装置进行处理；纯化后，通过水气变换反应将H2和CO的比例调整到3左右；进入甲烷反应单元和净化单元，得到甲烷(>95%)[1]。
2制备条件对甲烷催化燃烧剂添加剂性能的影响有研究数据表明，当活性成分含量较低时，共沉淀法得到的催化燃烧剂活性位点数会受到一定影响[2]。
这样，当低含量的镍被覆盖在载体中时，可以接触到的活性位点数量就会减少。
而浸渍法制备的低活性组分催化燃烧剂可以以单层或单层分散的形式存在，其表面存在许多活性点。
在实际的反应过程中，除上述两种方法外，采用研磨混合加载法的概率也较高。
这种方法是将氧化物和载体的活性成分一起研磨成粉末，搅拌混合均匀，挤压成条状，再制成催化燃烧剂。
在催化燃烧剂制备过程中，焙烧是一个不可忽视的重要操作步骤。
由于焙烧温度对活性组分与载体的相互作用有一定的影响，不同的焙烧温度会导致活性组分的降低和分散难度不同，从而影响催化燃烧剂的性能。
甲烷化催化剂及反应机理的研究进展
甲烷化催化剂及反应机理的研究进展
近年来，很多新型催化剂被开发用于甲烷化反应。
其中最常用的是过渡金属催化剂，如铂、钯、镍等。
这些催化剂具有较好的活性和稳定性，能够在较低的温度下催化甲烷化反应。
一些非金属催化剂，如氧化锆、氧化镁等，也被用于甲烷化反应。
这些非金属催化剂具有较高的表面积和活性位点，能够提高甲烷化反应的效率。
甲烷化反应的机理主要分为两步。
第一步是甲烷的活化，甲烷分子与催化剂表面的活性位点发生反应，生成甲烷的活化产物。
第二步是活化产物的重排，通过分子内或分子间的重排反应，将活化产物转化为目标产物。
催化剂的活性位点对甲烷活化的速率和选择性有重要影响。
常见的活性位点有金属表面的空位和边界位。
金属表面的空位能够吸附和活化甲烷分子，而边界位则能够促进活化产物的重排反应。
近年来，研究人员通过多种方法探索了甲烷化反应的机理。
实验研究是了解催化剂活性位点和反应机制的重要手段。
通过表征催化剂的物理和化学性质，可以确定活性位点的类型和数量，并研究甲烷化反应的速率和选择性与催化剂性质之间的关系。
理论计算方法也被广泛应用于甲烷化反应的研究。
通过构建反应模型和计算能垒，可以预测活化产物的结构和能量，并揭示甲烷化反应的反应路径和速率控制步骤。
甲烷化催化剂及反应机理的研究已经取得了很大的进展。
发展新型催化剂和深入探究反应机理，有助于提高甲烷化反应的效率和选择性，同时降低催化剂的成本和环境污染。
未来的研究方向包括优化催化剂的结构和性质，开发多功能催化剂和绿色催化剂，以及深入理解催化剂与活化物质之间的相互作用。
Pd基催化剂载体对天然气催化燃烧影响的研究进展
Pd基催化剂载体对天然气催化燃烧影响的研究进展匡浩浩;蒋艳刚;马海乐;陆建伟【期刊名称】《低碳化学与化工》【年(卷),期】2024(49)4【摘要】天然气广泛应用于化学品合成和交通运输等领域。
甲烷作为天然气的主要成分,具有强温室效应,其不完全燃烧会对环境产生不利影响。
催化燃烧技术是解决甲烷不完全燃烧问题的有效方法,其中钯(Pd)基催化剂是该技术的核心,而载体是影响Pd基催化剂甲烷催化燃烧催化活性的重要因素。
首先,阐述了甲烷催化燃烧的机理。
其次,总结了近年来国内外Pd基催化剂的研究进展:对于多孔颗粒载体型Pd 基催化剂,研究聚焦于提升Pd分散性、稳定性与耐热性,以增强催化活性并降低Pd 负载量,从而减少成本;而对于整体型Pd基催化剂,研究聚焦于提升有效比表面积、传热传质效率与结构稳定性,以适应大通量甲烷催化燃烧。
最后,对用于甲烷催化燃烧的Pd基催化剂载体的未来研究发展趋势进行了展望,包括优化整体型Pd基催化剂骨架载体的涂敷工艺以提高催化效率、采用新型材料替代传统载体材料以制备高性能催化剂,以及进行载体全周期寿命实验以确保催化剂的长期稳定性。
【总页数】12页(P12-22)【作者】匡浩浩;蒋艳刚;马海乐;陆建伟【作者单位】江苏大学食品与生物工程学院;江苏大学材料科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TQ426;O643【相关文献】1.载体焙烧温度对稀燃天然气汽车尾气净化Pd/Zr0.5Al0.5O1.75催化剂性能的影响2.Zr基载体负载Pd催化剂用于贫燃天然气汽车尾气净化3.镁助剂改性Pd/Al2O3甲烷催化燃烧催化剂:Mg/Al物质的量比对催化剂载体及活性物种形成的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Pt-Pd∕Al2O3催化剂对甲烷的催化燃烧性能研究
Pt-Pd∕Al2O3催化剂对甲烷的催化燃烧性能研究Pt-Pd/Al2O3催化剂是一种高效的甲烷催化燃烧催化剂。
对其催化性能进行研究可以为甲烷的低温燃烧提供有效的催化剂选择方案。
本文将对Pt-Pd/Al2O3催化剂对甲烷的催化燃烧性能展开探讨。
Pt-Pd/Al2O3催化剂的制备和表征：首先，Pt-Pd/Al2O3催化剂的制备需要通过化学共沉淀法进行。
此法的优点是制备简单，且该方法获得的Pt-Pd/Al2O3催化剂具有较高的催化性能。
然后，通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）等表征方法对制备的Pt-Pd/Al2O3催化剂进行表征。
其中，SEM表征结果显示粉末催化剂为载体颗粒表面覆盖着均匀的Pt-Pd颗粒。
XRD分析表明Pt和Pd均匀分布在载体表面，无任何其他物质的存在。
XPS分析表明Pt和Pd的还原程度均匀，并且同时具备良好的高温和低温催化性能。
Pt-Pd/Al2O3催化剂对甲烷的催化燃烧性能研究：Pt-Pd/Al2O3催化剂的催化燃烧性能可以通过反应条件、降解率、热重分析以及等时升温反应（TGA）的方法来研究。
反应条件的研究表明，在空气条件下，Pt-Pd/Al2O3催化剂对甲烷的最佳催化温度为390℃左右，且甲烷气体浓度对反应速率有显著的影响。
在不同的初始甲烷浓度下，催化剂的降解率随着甲烷浓度的升高而显著增加。
降解率和热重分析的结果证明，Pt-Pd/Al2O3催化剂对甲烷的降解率随着温度的升高而增加，且催化剂的表面积和孔径大小均对催化剂反应活性产生影响。
此外，催化剂的失重率与甲烷体积浓度、流速、剂量以及催化剂在不同温度下的反应时间有关。
通过TGA等时升温反应测试，可以确定在不同温度下催化剂的反应活化能和催化反应速度恒值。
结果表明，Pt-Pd/Al2O3催化剂对甲烷的反应活化能在500K左右，且其催化反应速度常数为7.0×103 s-1。
这表明Pt-Pd/Al2O3催化剂可以快速催化甲烷燃烧，并具有较高的催化效率。
有机废气净化催化剂上甲烷催化燃烧动力学研究
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负载型钯催化剂上甲烷催化燃烧的研究进展
作者：杨玉霞， 肖利华， 徐贤伦
作者单位：中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室,甘肃,兰州,730000
刊名：
工业催化
英文刊名：INDUSTRIAL CATALYSIS
年，卷(期)：2004,12(3)
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