雙溶劑法制備的銀催化劑及其CO選擇性催化氧化性能研究.pdf

1、近年來,燃料電池以其能量轉(zhuǎn)換密度高、對環(huán)境污染小、可靠性及維護(hù)性好等諸多優(yōu)點受到越來越多的重視,而質(zhì)子交換膜燃料電池憑借諸多性能優(yōu)勢成為了燃料電池中最具開發(fā)應(yīng)用潛力的分支。然而,一個影響質(zhì)子交換膜燃料電池推廣應(yīng)用的難題就是其電極的CO中毒問題,解決電極中毒的方法眾多,而目前CO的選擇性氧化反應(yīng)法是被公認(rèn)為最簡單、直接、廉價而有效的方法。可用作CO選擇性氧化反應(yīng)法催化劑的研究主要集中在Pt、Rh、Au等貴金屬催化劑,成本相對較高。最近報道

2、發(fā)現(xiàn)銀催化劑也顯示出CO選擇性催化氧化活性,由于銀相對低廉的成本而備受重視,具有深入研究價值。
　　本論文以介孔分子篩SBA-15為載體、硝酸銀為銀源,制備了納米銀催化劑,并利用XRD、TEM、N2吸附-脫附、ICP-AES等表征手段對載體及催化劑進(jìn)行了研究,同時考察了納米銀催化劑的CO選擇性氧化催化性能,探討了制備方法、負(fù)載量等因素對催化性能的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　1、采用雙溶劑法制備出的不同負(fù)載量的納米銀催化劑中

3、,低負(fù)載量的樣品中銀粒子基本全部進(jìn)入SBA-15孔道中,粒子大小均一、分散均勻。隨著負(fù)載量的增加,銀粒子團(tuán)聚現(xiàn)象開始顯現(xiàn),分散也開始變差,但仍能保證大部分銀粒子在SBA-15孔道中,說明了雙溶劑法能夠比較有效的解決在SBA-15孔道內(nèi)引入金屬粒子以及克服金屬粒子發(fā)生團(tuán)聚的問題。
　　2、對SBA-15進(jìn)行功能化修飾,并以此修飾的SBA-15作為載體,同樣使用雙溶劑法制備了不同負(fù)載量的納米銀催化劑。結(jié)果表明:SBA-15經(jīng)修飾后仍然

4、保持了很好的介孔有序結(jié)構(gòu);低負(fù)載量的樣品中銀粒子幾乎完全分散在載體孔道中,并且是鑲嵌在載體孔道之間,粒子大小均一、分散均勻,而高負(fù)載量的樣品中載體孔壁坍塌現(xiàn)象有所顯現(xiàn),銀粒子發(fā)生了部分團(tuán)聚,銀粒子的分散性有所下降,但總體還能保證大部分銀粒子進(jìn)入孔道內(nèi),催化劑的整體介孔有序結(jié)構(gòu)依然能夠維持?？傊?SBA-15的功能化修飾對于制備粒子進(jìn)入孔道、大小均一、高度分散的催化劑來說起到了一定的作用。
　　3、將納米銀催化劑進(jìn)行CO選擇性氧化性

5、能考察,同時比較了采用兩種方法制備出的催化劑的活性差異。結(jié)果表明:SBA-15負(fù)載的納米銀催化劑在低溫下就顯示出了相當(dāng)?shù)拇呋钚?并且在適合質(zhì)子交換膜燃料電池的工作溫度范圍內(nèi)就能達(dá)到催化劑自身的最高CO轉(zhuǎn)化率;催化劑的CO選擇性在較低溫度下比較理想,隨著反應(yīng)溫度的升高,H2的競爭反應(yīng)加劇,CO的選擇性下降;催化劑的CO選擇性催化活性與催化劑載體的性質(zhì)、金屬負(fù)載量有關(guān),常規(guī)SBA-15載體催化劑的活性要優(yōu)于修飾SBA-15載體催化劑,適宜