Pt-Pd-CeZr-SiC催化劑的制備及其在CO催化燃燒中的性能研究.pdf

1、一氧化碳(CO)作為空氣中主要的污染物之一,主要來自于汽車尾氣中碳氫化合物(HC)和其他石化燃料的不完全燃燒,而這些源頭都是高溫燃燒,所以要從源頭上消除CO就需要尋找高效、低廉的催化劑,這也成為當(dāng)前環(huán)境保護的一項迫切任務(wù)。高溫催化劑不僅對活性組分有很高的要求,比如不能被氧化、燒結(jié)等;而且也要求催化劑的載體不易變形、坍塌。
　　本論文采用硝酸氧化對碳化硅面進行表面氧化處理后,通過摻雜稀土金屬Ce、Zr對碳化硅表面進行修飾,并以CeO

2、2/SiC、Zr2O3/SiC和CeO2-Zr2O3/SiC作為載體,分別制備了Pt、Pd、PtPd負載催化劑,采用BET、FTIR、XRD、TEM、XPS和UV-Vis等手段對催化劑進行了表征,并利用連續(xù)流動微反-色譜裝置在線評價了催化劑在CO氧化中的催化活性,研究了載體碳化硅表面改性對催化劑性能的影響、稀土金屬在催化劑中的作用,確定了活性組分Pt、Pd金屬的最佳含量;對比了空速對CO催化活性的影響。此外,對催化劑的高溫活性和抗老化性

3、進行了探索。主要結(jié)論如下:
　　(1)將市售碳化硅(SiCas-received)用硝酸進行表面氧化前處理后,采用化學(xué)沉積法在表面摻雜Ce、Zr進行修飾、改性,通過BET、FTIR、XRD、XPS結(jié)合自制的色譜-微反評價裝置,考察了碳化硅改性前后的表面組成以及對負載鉑、鈀催化劑催化活性的影響。結(jié)果表明,碳化硅表面氧化后,表面SiO2含量增加,有利于Ce、Zr摻雜,經(jīng)過Ce、Zr表面修飾的復(fù)合載體,比表面積由16 m2/g增加到了7

4、0.6 m2/g,促進了鉑、鈀金屬粒子的分散,提高了催化活性和穩(wěn)定性,而Ce、Zr同時摻雜效果更好。對于單稀土金屬修飾,當(dāng)Ce或Zr的含量均為8％時,鉑、鈀催化劑的催化活性最好,其中 Pt1/Ce8/SiC、Pt1/Zr8/SiC、Pd1/Ce8/SiC和 Pd1/Zr8/SiC的 T100值分別為198℃、209℃、219℃、255℃;對于雙稀土金屬摻雜的催化劑,當(dāng)Ce、Zr的含量分別為3%、5%時,Pt1/Ce3Zr5/SiC和Pd

5、1/Ce3Zr5/SiC催化劑的T100值分別為144℃和155℃。
　　(2)以Ce3Zr5/SiC為載體,采用共沉積法和分步沉積法分別制備了不同鉑、鈀含量的雙金屬負載催化劑Pt-Pd/Ce3Zr5/SiC和Pt/Pd/Ce3Zr5/SiC,考察了沉積方法、沉積順序、活性組分沉積量等因素對負載鉑、鈀催化劑的性能及其在 CO氧化中的催化活性的影響。結(jié)果表明,分步沉積法制備的催化劑Pt/Pd/Ce3Zr5/SiC具有更好的催化活性,

6、當(dāng)Pd沉積在底層,Pt沉積在上層,且Pt、Pd含量均為0.5%時,催化活性最高, T100值低至110℃。
　　(3)將催化劑Pt0.5/Pd0.5/Ce3Zr5/SiC在500℃下連續(xù)催化CO氧化120小時,考察其高溫活性和抗老化性能。結(jié)果表明,該催化劑在500℃下持續(xù)高效催化CO長達120小時以后,活性幾乎沒有降低,CO轉(zhuǎn)化率仍然可達99%以上。并且,將其長時間敞口暴露在空氣和自然光條件下(最長60天),經(jīng)過還原后活性基本可以