介孔—大孔整體型催化劑的制備及用于CO優(yōu)先氧化的研究.pdf

1、富氫氣氛中CO優(yōu)先氧化反應(yīng)(CO-PROX)作為質(zhì)子交換膜燃料電池氫源系統(tǒng)中氫氣凈化的一個重要組成部分，其反應(yīng)器的“小/微型化”是近年來研究的熱點。本文抓住實現(xiàn)富氫氣氛中CO-PROX反應(yīng)器“小/微型化”這一條主線對研究工作進(jìn)行開展，旨在開發(fā)出高性能的新型催化劑，同時有效的縮小CO-PROX反應(yīng)器的體積。
　　 向具有大孔結(jié)構(gòu)的整體型聚苯乙烯(PS)模板中填充氧化鋁水溶膠，得到具有大孔結(jié)構(gòu)的α-Al2O3(M-α-Al2O3)，

2、然后在其大孔壁上添加γ-Al2O3涂層，可以提高載體的比表面積，負(fù)載活性組分Pt和Ni后用于CO-PROX反應(yīng)，在1vol.％CO、1 vol.％O2、50 vol.％H2、12.5 vol.％CO2、15 vol.％H2O和N2平衡的反應(yīng)氣氛中，體積空速為16，000 h-1的條件下，當(dāng)反應(yīng)溫度區(qū)間為140-180℃時該催化劑能將CO出口濃度凈化到100 ppm以下；該催化劑具有實現(xiàn)CO-PROX反應(yīng)器小/微型化的潛能。
　　

3、 以PS為大孔結(jié)構(gòu)的硬模板，非離子表面活性劑三嵌段共聚物P123為介孔結(jié)構(gòu)的軟模板，異丙醇鋁為鋁源，制備了具有介孔.大孔結(jié)構(gòu)的整體型氧化鋁，該材料具有相互連通的大孔結(jié)構(gòu)和蠕蟲狀的介孔結(jié)構(gòu)；在具有大孔結(jié)構(gòu)的整體型氧化鋁的孔壁上組裝介孔氧化鋁，研究發(fā)現(xiàn)通過適當(dāng)?shù)脑黾咏榭籽趸X的百分含量以及選擇合適的焙燒溫度可以得到較大的比表面積和所需尺寸的介孔結(jié)構(gòu)。當(dāng)介孔氧化鋁的百分含量為4.4％時，以其為載體負(fù)載的Pt-Ni催化劑用于CO-PROX反應(yīng)具

4、有較好的抗H2O和CO2性能。
　　 以混酸H2SO4/HNO3氧化處理后的碳納米管為載體負(fù)載的Pt-Ni催化劑用于CO-PROX反應(yīng)，在1 vol.％CO、1 vol.％O2、50 vol.％H2和N2平衡的反應(yīng)氣氛中，該催化劑具有較高的催化活性和選擇性，反應(yīng)氣氛中12.5 vol.％CO2的加入，對CO的轉(zhuǎn)化率具有輕微的負(fù)面影響。而15 vol.％H2O的加入使CO的轉(zhuǎn)化率在100-120℃降低，可能是由于水通過毛細(xì)管作用凝

5、聚在碳納米管的微孔中；當(dāng)反應(yīng)溫度升高時，水的加入對CO的轉(zhuǎn)化具有促進(jìn)作用。
　　 向PS模板中填充碳納米管-氧化鋁水溶膠，制備得到了碳納米管-氧化鋁復(fù)合的具有介孔-大孔結(jié)構(gòu)的整體型材料。該整體型復(fù)合材料具有相互連通的大孔結(jié)構(gòu)和可調(diào)的介孔，并且碳納米管可以均勻分散在氧化鋁基體中。研究發(fā)現(xiàn)加入適量的CNTS以及在合適的焙燒溫度條件下可以有效的提高復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度以及導(dǎo)熱系數(shù)，其中整體型復(fù)合材料5wt.％CNT-Al2O3-1300