张微seminar2-CO 氧化催化剂的研究进展

COCO氧化催化剂的研究进展氧化催化剂的研究进展报告人：张报告人：张微微导导师：徐恒泳师：徐恒泳研究员研究员葛庆杰葛庆杰副研究员副研究员SeminarⅡ非贵金属催化剂非贵金属催化剂2.21CO氧化的研究背景CO氧化的研究背景主要内容3结论与展望结论与展望2CO氧化催化剂研究进展CO氧化催化剂研究进展贵金属催化剂贵金属催化剂2.1SeminarⅡCO+O2CO21CO氧化的研究背景CO氧化的研究背景CO气体传感器环境保护燃料电池防毒面具密闭系统CO的消除CO2激光器中气体纯化SeminarⅡ低温、富氢、抗水低温、富氢、抗水贵金属催化剂贵金属催化剂制备工艺苛刻活性普遍较高价格高昂制备技术较成熟水蒸气敏感价格低廉非贵金属催化剂非贵金属催化剂实验室阶段2CO氧化催化剂的研究进展CO氧化催化剂的研究进展已有工业化应用SeminarⅡ贵金属催化剂贵金属催化剂2.1Pd、Pt、Rh、Au1989年，Haruta常用的载体：TiO2，SiO2，CeO2，Mn2O3，Al2O3，Co3O4等负载在过渡金属氧化物上的高分散的金催化剂良好的CO催化氧化活性高CO低温氧化活性纳米金催化剂成为近年来催化领域研究的热点一般认为2-5nm的金粒子催化活性最好SeminarⅡ制备方法对金催化剂活性的影响贵金属催化剂贵金属催化剂2.1DPIMPDPIMPTOFofCOoxidationDP法是较适合的金催化剂制备方法浸渍法IMP沉积沉淀法DPSeminarⅡ贵金属催化剂贵金属催化剂2.1J.Catal.,2009Au/TiO2催化剂上富H2气氛中CO氧化反应机理模型AuTiO2COO2H2CO2AuTiO2AuTiO2CO2H*AuTiO2CO*OOH*CO2OH*OH*CO2*H2在一定程度上促进了氧化反应的进行SeminarⅡCOH贵金属催化剂贵金属催化剂2.1J.Catal.,267,2009,78–88Au/TiO2催化剂上CO氧化反应失活原因反应前反应后原位DRIFTS表明催化剂表面性质的改变是失活的主要原因。表面OH转化为表面吸附的水也会进一步加快失活的速度；在富H2条件下，吸附的水的增加会加快失活速度。温度较低（＜100℃）的无氢条件下的失活主要原因是活性位表面被碳酸盐覆盖。SeminarⅡ贵金属催化剂贵金属催化剂2.1Au/CeO2–TiO2(1:9):25℃,富H2下,CO转化率94%，选择性91%。50℃转化率达到100%。Inter.J.HydrogenEnerg.,34,2009,7342Au/CeO2–TiO2CeO2–TiO2(1:9)中加入4.8mol%CuO不仅能改变催化剂的电子相互作用，还能稳定金粒子。Effectofdifferentadditives:COconversionforthePROXoverAu/CeO2–TiO2.SeminarⅡ贵金属催化剂贵金属催化剂2.1J.Catal.264,2009,154–162HRTEM与XRD表征结果表明失活的催化剂上金粒子未见烧结Au/CeO2–Co3O4Long-termstabilitytestforCOPROXontheAu/CeO2–Co3O4catalystat80℃.XRDpatternsofthefreshanddeactivatedAu/CeO2-Co3O4catalysts.富H2条件下CO选择氧化的失活考查SeminarⅡAuδ+到Au0和Co3O4到CoO的转变以及结构的重组都会抑制活性氧物种在反应中的不断补充，–OOH也会抑制CO的氧化，导致催化剂失活。J.Catal.264,2009,154–162XPS,DRIFTS,O2-TPO和再生测试结果表明：失活催化剂上有碳酸盐物种和水的聚集。贵金属催化剂贵金属催化剂2.1Au/CeO2–Co3O4失活原因SeminarⅡ贵金属催化剂贵金属催化剂2.1Mn2O3特有的氧化还原特性使其能够更好的分散金粒子Appl.Catal.B-Environ.,88,2009,204–212Au/Mn2O3尺寸较小的金粒子负载在可还原的载体上具有更好的催化剂活性。Au/Mn2O3Au/MnO2Au/Mn3O4SeminarⅡThecatalyticperformanceofvariousMnOxandcorrespondingsupportedgoldcatalysts.贵金属催化剂贵金属催化剂2.1稀土氧化物载体CeO2可以有效地稳定金物种，载体CeO2的形貌对载入其上的金物种有直接的影响Appl.Catal.B-Environ.,90,2009,224–232Au/CeO2纳米棒状CeO2—CRSeminarⅡAu-CRAu-CPAu-CRAu-CPAu-CR的CO氧化速率是Au-CP的26倍Chem.Commun.,2008,3187–3189贵金属催化剂贵金属催化剂2.1Au–Cu/SBA-15500℃焙烧仍能保持较小的Au-Cu合金粒子，抗烧结能力强无H2富H2SBA-15表面功能化后引入Au和Cu并经过NaBH4还原SeminarⅡ贵金属催化剂贵金属催化剂2.1Chem.Mater.21,2009,410–418Au–Ag/SiO2无H2富H2在商用的SiO2载体上实现了Au-Ag合金纳米粒子的合成Ag纳米壳包裹的Au和Ag合金核可有效限制高温焙烧导致的粒子长大SeminarⅡ非贵金属催化剂非贵金属催化剂2.2Co3O4纳米棒Nature,458,2009,746HRTEM溶剂：乙二醇Co3O4催化CO氧化遇到的问题催化剂表面易发生重构，导致其不能吸附CO遇水极易失活暴露的Co3O4110晶面的达到41%SeminarⅡ非贵金属催化剂非贵金属催化剂2.2Effectsofmoisturecontent,regenerationandtemperatureontheoxidationofCOoverCo3O4nanorods.Nature,458,2009,746SeminarⅡCo3O4纳米棒非贵金属催化剂非贵金属催化剂2.2Nature,458,2009,746活性物种Co3+只存在于110晶面中SeminarⅡCo3O4纳米棒富H2条件下？非贵金属催化剂非贵金属催化剂2.2Appl.Surf.Sci.,255,2008,2903J.Nat.GasChem.,18,2009,346CuO-CeO2ThecatalyticperformanceofCuO-CeO2catalystspreparedwithdifferentnCTAB/nCeratios.TPR和XPS表明：在CuO和CeO2间与二者有强相互作用的Cu+被推测为提高活性的物种。较高的反应温度限制了其应用SeminarⅡ原位DRIFTS表明CuOx–CeO2催化剂的高选择性是由于CO可以在Cu+优先吸附，并且抑制了H2的解离。J.Catal.,266,2009,308–319CuO-CeO2非贵金属催化剂非贵金属催化剂2.2原位DRIFTSCO2选择性SeminarⅡ贵金属催化剂距离工业化应用比较远，非贵金属催化剂有望在不久的将来在工业化应用方面取得突破性进展。非贵金属催化剂的研究取得了很大的进展，而且其资源丰富，价格低廉，在CO低温氧化方面有很大的发展空间。1.廉价、简单、低毒的合成过程开发1.廉价、简单、低毒的合成过程开发高温下小晶粒金容易烧结和聚集问题得到一定的解决，但还存在许多待解决问题。3结论与展望结论与展望SeminarⅡ近年来，贵金属与非贵金属CO氧化催化剂的研究都取得了很大的进展。1.1.Haruta,M.;Yamada,N.;Kobayashi,T.;Iijima,S.J.Catal.115(2),1989,301-309.2.Quinet,E.;Piccolo,L.;Morfin,F.;Avenier,P.;Diehl,F.;Caps,V.;Rousset,J.L.;J.Catal.,2009,doi:10.1016.3.Denkwitz,Y.;Schumacher,B.;Kučerová,G.;Behm,R.J.;J.Catal.,267,2009,78–88.4.Sangeetha,P.;Chen,Y.W.;Inter.J.HydrogenEnerg.,34,2009,7342.5.Wang,H.;Zhu,H.Q.;Qin,Z.F.;Liang,F.X.;Wang,G.F.;Wang,J.G.;J.Catal.264,2009,154–1626.Wang,L.C.;Liu,Q.;Huang,X.S.;Liu,Y.M.;Cao,Y.;Fan,K.N.;Appl.Catal.B-Environ.,88,2009,204–212.7.Huang,X.S.;Sun,H.;Wang,L.C.;Liu,Y.M.;Fan,K.N.;Cao,Y.;Appl.Catal.B-Environ.,90,2009,224–232.8.8.Liu,X.Y.;Wang,A.Q.;Wang,X.D.;Mou,C.Y.;Zhang,T.;Chem.Commun.,2008,3187–3189.9.Liu,X.Y.;Wang,A.Q.;Yang,X.F.;Zhang,T.;Mou,C.Y.;Su,D.S.;Li,J.;Chem.Mater.,21,2009,410–418.10.Jansson,J.etal.;J.Catal.,211,2002,387–397.11.Xie,X.W;Li,Y.;Liu,Z.Q.;Haruta,M.;Shen,W.J.;Nature,458,2009,746.12.Zhu,P.F.;Li,J.;Zuo,S.F.;Zhou,R.X.;Appl.Surf.Sci.,255,2008,290313.Zhu,P.F.;Li,J.;Huang,Q.Q.;Yan,S.M.;Liu,M.;Zhou,R.X.;J.Nat.GasChem.,18,2009,346.14.Polster,C.S.;Nair,H.;Baertsch,C.D.;J.Catal.,266,2009,308–319.参考文献参考文献