Y修饰CuO/ZrO 2 催化剂高效催化水煤气变换反应制氢
发布时间：2021-10-16 14:08
采用水热法制备了具有不同Y掺杂量的单分散ZrO2纳米粒子（n（Y）/n（Y+Zr）=0-5%）,并以其为载体采用沉积-沉淀法制得CuO/ZrO2催化剂;考察了富氢气氛下上述催化剂的水煤气变换反应（WGS）催化性能。结果表明,掺杂Y后催化剂的活性明显提高,其中,载体掺杂2%Y的催化剂具有最佳的催化活性,在270℃时的CO转化率高达91.4%,明显高于研究较多的CuO/ZnO和CuO/CeO2催化剂。X射线粉末衍射、N2物理吸附-脱附、N2O滴定、扫描电镜和CO程序升温还原等表征结果表明,Y3+掺入了ZrO2的晶格并对催化剂的结构和还原性能产生直接影响。Y助剂的引入一方面促进了CuO在ZrO2表面的分散,提高了催化剂表面活性Cu-[O]-Zr物种的含量;另一方面,改善了催化剂的颗粒单分散性和织构性能。载体掺杂2%Y助剂的样品具有较高的Cu-[O]-Zr物种含量、较佳的颗粒单分散性和织构性能,且其表面的Cu-[O]-Z...
【文章来源】：燃料化学学报. 2017,45(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
掺杂不同含量Y助剂的CuO/ZrO2催化剂的XＲD谱图
图2掺杂不同含量Y助剂的CuO/ZrO2催化剂的SEM照片Figure2SEMimagesofY-dopedCuO/ZrO2catalysts(a):Cu/Zr;(b):Cu/Zr-2Y;(c):Cu/Zr-5Y为研究Y助剂对CuO/ZrO2催化剂织构性能的影响，作者对系列样品进行了N2物理吸附-脱附表征，结果见图3。由图3(a)可知，各样品的N2物理吸附-脱附曲线均为Ⅳ型曲线(BDDT分类)，滞后环属于H1型，反映的是规则有序的颗粒堆积孔［28］。图3(b)为采用BJH方法由脱附支数据计算得到的各样品的孔径分布图。由图3(b)可知，各样品均呈现出双孔分布的孔结构:小于5nm的孔为ZrO2颗粒内部由小晶粒堆积形成的一次孔;孔径在5－110nm的孔为ZrO2颗粒堆积形成二次孔。样品中两类孔的分布与Y助剂的掺杂量密切相关。相比于样品Cu/Zr，样品Cu/Zr-2Y中两类孔的数目均明显增多。其中，一次孔增多可能与该样品m-ZrO2晶粒粒径较小有关，二次孔增多则可能与该样品较好的颗粒单分散性有关。当载体中Y掺杂量增至5%时，样品中的两类孔的数目却明显减少(依然多于样品Cu/Zr)。对比SEM结果，该样品一次孔的减少可能与样品颗粒形貌的改变(即颗粒内小晶粒间堆积方式的改变)有关，颗粒间的团聚则可能是该样品二次孔数目减少的主要原因。此外，各样品的BET比表面积和孔容积(见表1)大小顺序均为:Cu/Zr-2Y＞Cu/Zr-5Y＞Cu/Zr，这与各样品中的一次孔及二次孔数目呈现很好的关联性。上述结果表明，载体中掺入2%和5%Y助剂均会明显改善CuO/ZrO2催化剂的织构性能，且Y掺杂量为2%时改善效果较佳。图3掺杂不同含量Y助剂的CuO/ZrO2催化剂的N2物理吸附-脱附曲线(a)和孔径分布(b)Figure3N2adsorption-desorptionisotherms(a)andporesizedistribution(b)ofY-dopedCuO/ZrO2catalysts2．2催化剂的
图2掺杂不同含量Y助剂的CuO/ZrO2催化剂的SEM照片Figure2SEMimagesofY-dopedCuO/ZrO2catalysts(a):Cu/Zr;(b):Cu/Zr-2Y;(c):Cu/Zr-5Y为研究Y助剂对CuO/ZrO2催化剂织构性能的影响，作者对系列样品进行了N2物理吸附-脱附表征，结果见图3。由图3(a)可知，各样品的N2物理吸附-脱附曲线均为Ⅳ型曲线(BDDT分类)，滞后环属于H1型，反映的是规则有序的颗粒堆积孔［28］。图3(b)为采用BJH方法由脱附支数据计算得到的各样品的孔径分布图。由图3(b)可知，各样品均呈现出双孔分布的孔结构:小于5nm的孔为ZrO2颗粒内部由小晶粒堆积形成的一次孔;孔径在5－110nm的孔为ZrO2颗粒堆积形成二次孔。样品中两类孔的分布与Y助剂的掺杂量密切相关。相比于样品Cu/Zr，样品Cu/Zr-2Y中两类孔的数目均明显增多。其中，一次孔增多可能与该样品m-ZrO2晶粒粒径较小有关，二次孔增多则可能与该样品较好的颗粒单分散性有关。当载体中Y掺杂量增至5%时，样品中的两类孔的数目却明显减少(依然多于样品Cu/Zr)。对比SEM结果，该样品一次孔的减少可能与样品颗粒形貌的改变(即颗粒内小晶粒间堆积方式的改变)有关，颗粒间的团聚则可能是该样品二次孔数目减少的主要原因。此外，各样品的BET比表面积和孔容积(见表1)大小顺序均为:Cu/Zr-2Y＞Cu/Zr-5Y＞Cu/Zr，这与各样品中的一次孔及二次孔数目呈现很好的关联性。上述结果表明，载体中掺入2%和5%Y助剂均会明显改善CuO/ZrO2催化剂的织构性能，且Y掺杂量为2%时改善效果较佳。图3掺杂不同含量Y助剂的CuO/ZrO2催化剂的N2物理吸附-脱附曲线(a)和孔径分布(b)Figure3N2adsorption-desorptionisotherms(a)andporesizedistribution(b)ofY-dopedCuO/ZrO2catalysts2．2催化剂的
【参考文献】：
期刊论文
[1]载体对Pt/WO3-ZrO2催化临氢异构反应性能的影响[J]. 李伟,迟克彬,马怀军,刘浩,曲炜,田志坚. 燃料化学学报. 2017(03)
[2]Al2O3改性CuO/Fe2O3催化剂水煤气变换反应性能（英文）[J]. 林性贻,殷玲,范言语,陈崇启. 物理化学学报. 2015(04)
[3]氧化锌修饰的铁酸铜催化剂水煤气变换性能研究(英文)[J]. 林性贻,张勇,李汝乐,詹瑛瑛,陈崇启,殷玲. 燃料化学学报. 2014(11)
[4]Effect of yttrium addition on water-gas shift reaction over CuO/CeO2 catalysts[J]. 佘育生,李雷,詹瑛瑛,林性贻,郑起,魏可镁. Journal of Rare Earths. 2009(03)
本文编号：3439946
【文章来源】：燃料化学学报. 2017,45(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
掺杂不同含量Y助剂的CuO/ZrO2催化剂的XＲD谱图
图2掺杂不同含量Y助剂的CuO/ZrO2催化剂的SEM照片Figure2SEMimagesofY-dopedCuO/ZrO2catalysts(a):Cu/Zr;(b):Cu/Zr-2Y;(c):Cu/Zr-5Y为研究Y助剂对CuO/ZrO2催化剂织构性能的影响，作者对系列样品进行了N2物理吸附-脱附表征，结果见图3。由图3(a)可知，各样品的N2物理吸附-脱附曲线均为Ⅳ型曲线(BDDT分类)，滞后环属于H1型，反映的是规则有序的颗粒堆积孔［28］。图3(b)为采用BJH方法由脱附支数据计算得到的各样品的孔径分布图。由图3(b)可知，各样品均呈现出双孔分布的孔结构:小于5nm的孔为ZrO2颗粒内部由小晶粒堆积形成的一次孔;孔径在5－110nm的孔为ZrO2颗粒堆积形成二次孔。样品中两类孔的分布与Y助剂的掺杂量密切相关。相比于样品Cu/Zr，样品Cu/Zr-2Y中两类孔的数目均明显增多。其中，一次孔增多可能与该样品m-ZrO2晶粒粒径较小有关，二次孔增多则可能与该样品较好的颗粒单分散性有关。当载体中Y掺杂量增至5%时，样品中的两类孔的数目却明显减少(依然多于样品Cu/Zr)。对比SEM结果，该样品一次孔的减少可能与样品颗粒形貌的改变(即颗粒内小晶粒间堆积方式的改变)有关，颗粒间的团聚则可能是该样品二次孔数目减少的主要原因。此外，各样品的BET比表面积和孔容积(见表1)大小顺序均为:Cu/Zr-2Y＞Cu/Zr-5Y＞Cu/Zr，这与各样品中的一次孔及二次孔数目呈现很好的关联性。上述结果表明，载体中掺入2%和5%Y助剂均会明显改善CuO/ZrO2催化剂的织构性能，且Y掺杂量为2%时改善效果较佳。图3掺杂不同含量Y助剂的CuO/ZrO2催化剂的N2物理吸附-脱附曲线(a)和孔径分布(b)Figure3N2adsorption-desorptionisotherms(a)andporesizedistribution(b)ofY-dopedCuO/ZrO2catalysts2．2催化剂的
图2掺杂不同含量Y助剂的CuO/ZrO2催化剂的SEM照片Figure2SEMimagesofY-dopedCuO/ZrO2catalysts(a):Cu/Zr;(b):Cu/Zr-2Y;(c):Cu/Zr-5Y为研究Y助剂对CuO/ZrO2催化剂织构性能的影响，作者对系列样品进行了N2物理吸附-脱附表征，结果见图3。由图3(a)可知，各样品的N2物理吸附-脱附曲线均为Ⅳ型曲线(BDDT分类)，滞后环属于H1型，反映的是规则有序的颗粒堆积孔［28］。图3(b)为采用BJH方法由脱附支数据计算得到的各样品的孔径分布图。由图3(b)可知，各样品均呈现出双孔分布的孔结构:小于5nm的孔为ZrO2颗粒内部由小晶粒堆积形成的一次孔;孔径在5－110nm的孔为ZrO2颗粒堆积形成二次孔。样品中两类孔的分布与Y助剂的掺杂量密切相关。相比于样品Cu/Zr，样品Cu/Zr-2Y中两类孔的数目均明显增多。其中，一次孔增多可能与该样品m-ZrO2晶粒粒径较小有关，二次孔增多则可能与该样品较好的颗粒单分散性有关。当载体中Y掺杂量增至5%时，样品中的两类孔的数目却明显减少(依然多于样品Cu/Zr)。对比SEM结果，该样品一次孔的减少可能与样品颗粒形貌的改变(即颗粒内小晶粒间堆积方式的改变)有关，颗粒间的团聚则可能是该样品二次孔数目减少的主要原因。此外，各样品的BET比表面积和孔容积(见表1)大小顺序均为:Cu/Zr-2Y＞Cu/Zr-5Y＞Cu/Zr，这与各样品中的一次孔及二次孔数目呈现很好的关联性。上述结果表明，载体中掺入2%和5%Y助剂均会明显改善CuO/ZrO2催化剂的织构性能，且Y掺杂量为2%时改善效果较佳。图3掺杂不同含量Y助剂的CuO/ZrO2催化剂的N2物理吸附-脱附曲线(a)和孔径分布(b)Figure3N2adsorption-desorptionisotherms(a)andporesizedistribution(b)ofY-dopedCuO/ZrO2catalysts2．2催化剂的
【参考文献】：
期刊论文
[1]载体对Pt/WO3-ZrO2催化临氢异构反应性能的影响[J]. 李伟,迟克彬,马怀军,刘浩,曲炜,田志坚. 燃料化学学报. 2017(03)
[2]Al2O3改性CuO/Fe2O3催化剂水煤气变换反应性能（英文）[J]. 林性贻,殷玲,范言语,陈崇启. 物理化学学报. 2015(04)
[3]氧化锌修饰的铁酸铜催化剂水煤气变换性能研究(英文)[J]. 林性贻,张勇,李汝乐,詹瑛瑛,陈崇启,殷玲. 燃料化学学报. 2014(11)
[4]Effect of yttrium addition on water-gas shift reaction over CuO/CeO2 catalysts[J]. 佘育生,李雷,詹瑛瑛,林性贻,郑起,魏可镁. Journal of Rare Earths. 2009(03)
本文编号：3439946
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