發(fā)布時間：2021-11-28 02:46

　　以同時具有介孔和微米級大孔的新型多級孔道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)合實驗結(jié)果,對Pd/Zr/Al₂O₃催化劑上甲烷燃燒的催化反應(yīng)路徑進行了探索分析。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C—H鍵的強度被削弱,小于H與Pd O表面晶格中O原子的鍵合強度,從而導(dǎo)致一個H原子從CH₄分子中脫出,速控步驟完成后反應(yīng)快速進行,生成CO₂

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

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

Pd/Al2O3整體柱催化劑的氮氣吸附脫附曲線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)機理圖1Pd/Al2O3整體柱催化劑的氮氣吸附脫附曲線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。隨著載體負載量的增多，所得催化劑的比表面積呈下降的趨勢，且Pd/Zr/Al2O3和Pd/Ce/Al2O3催化劑的變化趨勢保持一致。當(dāng)助劑Ce的負載量由1%增加至10%時，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的負載量由1%增加至10%時，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為負載不同助劑含量的Pd/Al2O3催化劑的甲烷燃燒活性性能比較�？梢钥闯�，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)、比表面積對反應(yīng)物料分子的擴散傳質(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)，這種獨特的多級孔道結(jié)構(gòu)，為甲烷的燃燒提高了快速的?

Zr/Al2O3和Pd/Ce/Al2O3催化劑的變化趨勢保持一致。當(dāng)助劑Ce的負載量由1%增加至10%時，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的負載量由1%增加至10%時，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)、比表面積對反應(yīng)物料分子的擴散傳質(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)，這種獨特的多級孔道結(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，標號為f的催化劑活性最好，標號為e的次之，再次為標號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】：
期刊論文
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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：3523546