摘要: 氢能是最具有前景的清洁能源，质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为燃料电池的一种，成为了化学能向电能转化的理想装置。然而，目前工业制备的氢气中大多含有一定量的CO，而CO会毒化PEMFC的电极，因此，要想实现PEMFC的推广，要求CO含量必须降到100ppm以下... 展开 氢能是最具有前景的清洁能源，质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为燃料电池的一种，成为了化学能向电能转化的理想装置。然而，目前工业制备的氢气中大多含有一定量的CO，而CO会毒化PEMFC的电极，因此，要想实现PEMFC的推广，要求CO含量必须降到100ppm以下。在目前的去除CO所有方法中，CO优先氧化最具有可行性，而CuO-CeO2催化剂作为众多CO优先氧化催化剂中的一种，以其相对低廉的价格和较好的CO优先氧化催化性能而备受关注。 具体研究内容如下: 通过水热法制备了棉花糖形貌的CuO前驱体，以便于获得高BET比表面积的CeO2/CuO催化剂。研究结果显示，CuO和CeO2均以结晶化形式存在，并且通过界面作用产生相互影响。在界面相互作用下，CO于55℃便开始发生氧化，H2在这种协同作用的影响下与95℃也开始被氧化。CO的氧化发生在CeO2和CuO接触面上。当大部分的CeO2颗粒进入到小的CuO簇内部或者分散在体相CuO表面时，具有高的BET比表面积和好的分散性的催化剂相比大块的CeO2颗粒更用助于在CeO2和CuO界面处产生累积较长的界面周边长。拥有最高的BET比表面积和较好的CeO2分散性的催化剂，表现出好的催化活性、选择性和稳定性。 采用水热和浸渍法制备了球形结构的CeO2/CuO-X催化剂。研究显示，CuO微球由片状结构组成，并且按照一定的排列构成了核壳结构，在核壳的中心是由纳米粒子组成的CuO球。CeO2颗粒负载在CuO微球表面或者进入到片状多空结构CuO的孔道内部。除了H2的竞争反应，催化剂在115℃以上时CO转化率下降的原因还包括CeO2/CuO催化剂在CO-PROX反应过程中的变化，如CuO的还原以及被还原后金属铜从催化剂内部脱落。 采用水热和沉淀法制备不同形貌的CuO，通过浸渍法制备了系列CeO2/CuO催化剂。研究了CeO2/CuO催化剂中载体CuO形貌对于催化CO优先氧化性能的影响，探讨了催化剂的失活原因，同时考察了催化活性的再生能力。研究发现载体CuO形貌差异使得催化剂具有不同结构与织构性能，呈现出不同的催化性能。CO优先氧化过程中，CO的吸附中心可能是铜铈界面处的Cu+，而反应过程中CuO的还原，以及甲酸盐、碳酸盐以及碳酸氢盐的生成，都可能引起催化剂失活。二次煅烧后CuO颗粒增大，CuO和CeO2的接触作用减弱、活性降低，进一步证明了铜铈界面的Cu+是催化CO优先氧化的活性中心。 收起