以同時(shí)具有介孔和微米級(jí)大孔的新型多級(jí)孔道Al₂O₃整體柱為載體,Ce,Zr為助劑,制備得到Pd/Al₂O₃整體式催化劑,研究了催化劑的超低濃度風(fēng)排瓦斯甲烷催化燃燒的反應(yīng)性能,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果,對(duì)Pd/Zr/Al₂O₃催化劑上甲烷燃燒的催化反應(yīng)路徑進(jìn)行了探索分析。研究結(jié)果表明:所合成的添加助劑Ce,Zr的Pd/Al₂O₃催化劑的超低濃度甲烷氧化低溫活性較好,催化劑保留了載體原有的特殊微觀結(jié)構(gòu),比表面積仍然較大,有利于提高催化劑的反應(yīng)活性。其中助劑Zr的助催性能比Ce的高。推測(cè)Pd/Zr/Al₂O₃催化劑上甲烷氧化的催化反應(yīng)路徑為:在助劑Zr的作用下,吸附在Pd O—Pd活性位上的CH4分子中一個(gè)C—H鍵的強(qiáng)度被削弱,小于H與Pd O表面晶格中O原子的鍵合強(qiáng)度,從而導(dǎo)致一個(gè)H原子從CH₄分子中脫出,速控步驟完成后反應(yīng)快速進(jìn)行,生成CO₂

【文章來源】：煤炭學(xué)報(bào). 2017,42(03)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

Pd/Al2O3整體柱催化劑的氮?dú)馕矫摳角�Fig.1N2adsorption-desportionisothermsofPd/Al2O3

第3期徐鑫等:Pd/Zr/Al2O3風(fēng)排瓦斯燃燒整體催化劑催化反應(yīng)機(jī)理圖1Pd/Al2O3整體柱催化劑的氮?dú)馕矫摳角�Fig.1N2adsorption-desportionisothermsofPd/Al2O3圖2Pd/Al2O3整體柱催化劑的孔徑分布Fig.2PoresizedistributionofPd/Al2O3Pd/Ce/Al2O3略高，但二者差別不大。隨著載體負(fù)載量的增多，所得催化劑的比表面積呈下降的趨勢(shì)，且Pd/Zr/Al2O3和Pd/Ce/Al2O3催化劑的變化趨勢(shì)保持一致。當(dāng)助劑Ce的負(fù)載量由1%增加至10%時(shí)，催化劑的比表面積由128.5下降至115.9m2/g，下降比例為9.8%;當(dāng)助劑Zr的負(fù)載量由1%增加至10%時(shí)，催化劑的比表面積由139.4下降至132.7m2/g，下降比例為4.8%。表2不同Pd/Al2O3催化劑的比表面積Table2BETdataofdifferentPd/Al2O3catalysts催化劑序號(hào)比表面積/(m2·g－1)a128.5b128.4c115.9d139.4e135.0f132.72.2不同助劑Pd/M/Al2O3的甲烷催化燃燒性能圖3為負(fù)載不同助劑含量的Pd/Al2O3催化劑的甲烷燃燒活性性能比較。可以看出，不同助劑含量的催化劑起燃溫度均在250℃以下，完全轉(zhuǎn)化溫度在400～450℃之間，說明所合成的Pd/Zr/Al2O3和Pd/Ce/Al2O3催化劑的甲烷氧化低溫活性較好。結(jié)合表2，雖然負(fù)載助劑之后的Pd/Al2O3催化劑比表面積有所下降，不利于催化性能的提升，但由于下降幅度不大，仍然具有較大的比表面積，而且催化劑的孔道結(jié)構(gòu)、比表面積對(duì)反應(yīng)物料分子的擴(kuò)散傳質(zhì)和反應(yīng)轉(zhuǎn)化率均有影響，Pd/M/Al2O3催化劑中存在通透型大孔結(jié)構(gòu)和顯著的介孔特征(圖2)，這種獨(dú)特的多級(jí)孔道結(jié)構(gòu)，為甲烷的燃燒提高了快速的?

Zr/Al2O3和Pd/Ce/Al2O3催化劑的變化趨勢(shì)保持一致。當(dāng)助劑Ce的負(fù)載量由1%增加至10%時(shí)，催化劑的比表面積由128.5下降至115.9m2/g，下降比例為9.8%;當(dāng)助劑Zr的負(fù)載量由1%增加至10%時(shí)，催化劑的比表面積由139.4下降至132.7m2/g，下降比例為4.8%。表2不同Pd/Al2O3催化劑的比表面積Table2BETdataofdifferentPd/Al2O3catalysts催化劑序號(hào)比表面積/(m2·g－1)a128.5b128.4c115.9d139.4e135.0f132.72.2不同助劑Pd/M/Al2O3的甲烷催化燃燒性能圖3為負(fù)載不同助劑含量的Pd/Al2O3催化劑的甲烷燃燒活性性能比較。可以看出，不同助劑含量的催化劑起燃溫度均在250℃以下，完全轉(zhuǎn)化溫度在400～450℃之間，說明所合成的Pd/Zr/Al2O3和Pd/Ce/Al2O3催化劑的甲烷氧化低溫活性較好。結(jié)合表2，雖然負(fù)載助劑之后的Pd/Al2O3催化劑比表面積有所下降，不利于催化性能的提升，但由于下降幅度不大，仍然具有較大的比表面積，而且催化劑的孔道結(jié)構(gòu)、比表面積對(duì)反應(yīng)物料分子的擴(kuò)散傳質(zhì)和反應(yīng)轉(zhuǎn)化率均有影響，Pd/M/Al2O3催化劑中存在通透型大孔結(jié)構(gòu)和顯著的介孔特征(圖2)，這種獨(dú)特的多級(jí)孔道結(jié)構(gòu)，為甲烷的燃燒提高了快速的傳質(zhì)通道，有利于提高催化劑的反應(yīng)活性。圖3不同助劑Pd/Al2O3的甲烷催化燃燒性能Fig.3CH4catalyticreactionperformanceofPd/Al2O3catalystswithdifferentadditives在同一反應(yīng)溫度下，標(biāo)號(hào)為f的催化劑活性最好，標(biāo)號(hào)為e的次之，再次為標(biāo)號(hào)d的催化劑，這3種催化劑添加的助劑都為Zr，這說明添加助劑Ce和Zr相比，Zr的加入比Ce的助催化活性高。Yin等［19］?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]煤礦乏風(fēng)甲烷氧化新型Pd/Al2O3催化劑的合成[J]. 劉文革,郭德勇,徐鑫.  煤炭學(xué)報(bào). 2012(S2)
[2]Pd-M/Al2O3催化CH4燃燒反應(yīng)性能及其活化能表征[J]. 高利平,劉建周,吳杰,季芹芹,李國(guó)玲,王平,鄭輝.  中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(06)
[3]水分壓對(duì)鐵基費(fèi)托合成催化劑還原動(dòng)力學(xué)的影響[J]. 王洪,楊勇,吳寶山,許健,王虎林,青明,相宏偉,李永旺.  催化學(xué)報(bào). 2010(02)
[4]CH4濃度檢測(cè)用鈀催化劑性能及H2-TPR研究[J]. 吳杰,劉建周,陸富生,江晶亮,許紅娟,魏賢勇,殷曉波.  中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2008(06)
[5]用TPR技術(shù)研究固體催化劑的還原活化能分布[J]. 梁斌,王嘉福,張?chǎng)?  催化學(xué)報(bào). 1990(06)

博士論文
[1]甲烷催化燃燒技術(shù)基礎(chǔ)研究[D]. 訾學(xué)紅.北京工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3523546