【摘要】：優(yōu)先氧化一氧化碳反應(yīng)被認(rèn)為是去除富氫氣體中微量一氧化碳最有效的方法。CuO-CeO_2催化劑由于良好的催化性能與低廉的成本被認(rèn)為是最有工業(yè)前景的催化劑。而CuO-CeO_2催化劑屬于結(jié)構(gòu)敏感型催化劑,形貌結(jié)構(gòu)的不同會(huì)呈現(xiàn)出催化性能的差別。本文通過控制CuO/CeO_2的微觀形貌和錳摻雜,結(jié)合SEM、TEM、XRD、H_2-TPR、XPS和UV-vis等表征手段對(duì)催化劑的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析。具體研究如下:1、通過水熱法和浸漬法制備出一系列不同形貌的Cu O/CeO_2催化劑。不同形貌的CeO_2載體會(huì)暴露不同的晶面,并與CuO產(chǎn)生不同的相互作用。利用DFT計(jì)算分析得出(111)與(002)晶面交界處會(huì)產(chǎn)生最高含量的氧空位。最后通過實(shí)驗(yàn)得出球形CuO/CeO_2催化劑展現(xiàn)出最佳性能。利用XAFS的小波變換更加直觀的看出球形催化劑含有更多的低價(jià)態(tài)銅。2、通過一步水熱法合成CuO-MnO_X/CeO_2催化劑,使錳和銅元素進(jìn)入CeO_2晶格內(nèi)。錳元素的加入可以使球形形貌更加均一穩(wěn)定并改變銅鈰之間的相互作用。但過量加入錳元素卻會(huì)使氧空位濃度下降。通過實(shí)驗(yàn)確定最佳錳摻雜比例為銅錳比為2:1。3、通過水熱法和浸漬法合成不同空心層數(shù)的CuO/CeO_2催化劑�？招那虻慕Y(jié)構(gòu)能夠增加CuO與CeO_2的接觸面積。三層空心球CuO/CeO_2催化劑具有更大的比表面積,更小的銅鈰顆粒尺寸以及球內(nèi)部與外部更有效的碰撞,進(jìn)而產(chǎn)生最好的催化性能。
【圖文】：

內(nèi)蒙古大學(xué)碩士學(xué)位論文單、操作方便、啟動(dòng)快、比功率高以及工作溫度低等優(yōu)點(diǎn)。所以在中脫穎而出，在近幾年得到了廣泛關(guān)注，認(rèn)為是電動(dòng)汽車的首選應(yīng)用燃料電池由產(chǎn)生離子導(dǎo)電體的電解質(zhì)板、兩側(cè)的陽(yáng)極（燃料極）和陰以及氣體流路構(gòu)成。圖 1.1 是 PEMFC 簡(jiǎn)要的反應(yīng)裝置圖，H2和 通過氣體流路分別通入陰極和陽(yáng)極，在交換膜處完成電極反應(yīng)并產(chǎn)電能。[3]具體發(fā)生的反應(yīng)為：陽(yáng)極：H2= 2H++ 2e-（1-1）陰極：2H++ 1/2O2+ 2e-= H2O （1-2）總反應(yīng)：H2+ 1/2O2= H2O （1-3）

對(duì)比鉑系催化劑，Au 催化劑優(yōu)點(diǎn)為低溫段活性高，選擇性好并且環(huán)境濕度有利于反應(yīng)進(jìn)行。其催化性能與載體類型、金尺寸以及載體與活性組分間相互作用有密切的聯(lián)系。所以選取合適的制備方法對(duì)設(shè)計(jì)此類催化劑十分重要，一般的制備方法為共沉淀法、沉積沉淀法、溶膠凝膠法、光化學(xué)沉積以及化學(xué)氣相沉積法等。Lee 等[19]制備出不同尺寸的 Au 顆粒并用于反應(yīng)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng) Au 納米顆粒尺寸在 2.4nm 時(shí)存在最佳活性。Qiao 等[20]制備出單原子 Au 負(fù)載在 CeO2載體上。如圖 1.2 所示，白圈里面高亮粒子即為單原子 Au，可以看出 Au 成功占據(jù)了 Ce原子的位置并錨定在了載體上。圖 1.3 為此催化劑反應(yīng)的機(jī)理圖，TOF 為單位時(shí)間內(nèi)單位活性中心轉(zhuǎn)化次數(shù)。可以發(fā)現(xiàn)，單原子 Au 樣品對(duì) CO 轉(zhuǎn)變成CO2的 TOF值為 2.5s-1，而對(duì) H2轉(zhuǎn)化成 H2O 的 TOF 值為 0.01s-1。即對(duì) CO 氧化具有很強(qiáng)的活性而對(duì) H2氧化幾乎為惰性，故此單原子催化劑會(huì)極大的提升催化性能。另外單原子催化劑也很好的促進(jìn)了貴金屬利用效率，，并節(jié)省了成本，使其為目前研究貴金屬催化劑的一個(gè)新熱門。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O643.36

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 劉潔;王菊香;邢志娜;李偉;;燃料電池研究進(jìn)展及發(fā)展探析[J];節(jié)能技術(shù);2010年04期

本文編號(hào)：2689256