ZrO2和La2O3助剂对Cu催化剂甲醇水蒸气重整反应的促进作用(6)
为了提高催化剂中氧的迁移速度，向Pd/CeO2中加入Ag得到Ag-Pd/CeO2作为DMFC阳极催化剂[20]，表现出较Pd/CeO2更好的催化活性。Bozo等[21]将Pt和Pd分别沉积到Ce0.67Zr0.33O2固溶体上，考察了催化剂的性能，发现甲醇氧化发生在ZrO2-CeO2和金属的活性界面上，与载体中晶格氧的含量有关，在573K时该固溶体有很强的还原性，其内部大量空穴的存在增加了催化剂的催化活性。CuO/CeO2是一种研究较为广泛的DMFC阳极催化剂[22]。由CO微反应气相色谱可知，CuO与CeO2之间存在较强的作用，部分CuO进入CeO2晶格内部，其它的CuO扩散到CeO2 表面，当CuO的含量为50%时，催化氧化活性最好，催化剂表现出很高的分散度，并处于一种易还原和氧化的非晶态，由于Cu+是CO氧化的活性中心，CeO2的存在增加了Cu+的浓度，使氧化变得容易，催化剂抗一氧化碳中毒能力增强。向其中加入Co，通过Cu与Co之间的相互作用，可以有效的改善催化剂的催化性能。CeO2作为催化剂载体在提高贵金属分散度的同时，还起到助催化作用。
1.7 Zr元素在Cu/C催化里面的作用
对于一个催化体系的研究，一般是将活性组分负载在载体表面，通过改变负载量，制备方法以及处理条件来研究催化剂活性组分和载体之间的相互作用。由于ZrO2载体形式比较复杂[23]（存在单斜，四方和立方三种晶型），并且表面存在着丰富的氧空穴和表面羟基，因此其和活性组分的作用十分复杂，很难通过阐述清楚。然而铜的晶面比较简单，通过在铜的晶面上引入锆组分同样可以达到阐述铜锆界面的目的。并且对不同温度下焙烧和还原的Cu/ZrO2催化体系的研究发现，适当提高催化剂的处理温度，可以导致载体ZrO2组分向铜表面迁移，提高了铜和锆组分之间界面并导致铜锆之间相互作用的增加，从而使催化剂的活性增加。因此用ZrO2修饰铜的模型在催化体系中符合实际催化体系。
1.8 选题意义和目的
本论文拟解决的问题
(1) Cu/C催化剂的性质及用途；
(2) 催化剂在甲醇水蒸气制氢过程中的影响
(3) La2O3助剂对Cu催化剂甲醇水蒸气重整反应的促进作用
(4) ZrO2助剂对Cu催化剂甲醇水蒸气重整反应的促进作用
目标：通过加入不同助剂来了解不同催化剂对甲醇水蒸气制氢的促进作用。
2实验方法和仪器
2.1催化剂的制备
2.1.1 传统草酸盐共沉淀方法
配置一定比例的混合硝酸盐溶液(总浓度为0.1 M)，在室温强搅拌下加入过量20％的草酸盐溶液(1M)进行沉淀。将沉淀物离心分离，在红外灯下烘干干燥。该沉淀在干燥过程中不发生体积收缩。将沉淀在马弗炉中分段升温至360℃，并焙烧4 h时，制备得到催化剂样品催化剂。
2.1.2 传统碳酸盐共沉淀方法
采用通常文献报道的碳酸盐共沉淀法制备催化剂样品。制备条件如下：配制一定比例含铜、锌、铝的硝酸盐溶液和碳酸钠溶液(浓度均为0.1M)，在恒温60℃，pH=6-7，强烈搅拌下，将硝酸盐溶液和碳酸钠溶液并流滴入反应器，反应结束继续搅30min，静置4h。将沉淀过滤并用蒸馏水多次洗涤、打浆，直至无Na+，红外灯下干燥24 h，分别在360℃焙烧4 h，最后压片成型再粉碎至0.45-0.50 nm的颗粒备用。
2.1.3 Cu/C以及Cu-Ce/C制备
采用浸渍法制备催化剂，将不同粒径的载体浸入到相应含量的硝酸铜溶液（或硝酸铜和硝酸铈的混和液）中，然后在不断搅拌下蒸干水，并在120oC过夜干燥，并在N2保护下于360oC培烧4h来制得不同类型Cu/C催化剂。
2.2催化剂的活性测试
催化剂活性测试在固定床微型反应装置中进行，将0.5g催化剂装入内径为7.5mm石英反应器中，在反应管两端加入石英砂来消除扩散效应的影响。首先催化剂在H2/N2气体气氛（30ml/min）程序升温还原活化2h后，再降温至140oC，并切换N2，由平流泵引入甲醇水溶液（V甲醇：V水＝1：1.3），进料空速（WHSV）为3ml/h/g，并升温至210oC进行反应，反应尾气经冰水浴冷却通过TCD进行分析。
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