Co3O4对CO低温催化氧化的研究(5)
邵建军[23]等分别采用沉淀氧化法，均相沉淀法及络合燃烧法制备了四氧化三钴和二氧化铈复合氧化物催化剂，并在干燥及湿气条件下进行了一氧化碳氧化反应。结果表明，采用沉淀氧化法经538K焙烧制得的四氧化三钴和二氧化铈催化剂具有优异的一氧化碳低温氧化活性和较高的抗湿性能。在196K条件下，该催化剂上一氧化碳氧化的转化率为99%；在298K-488K的温度范围内一氧化碳的转化率可以达到100%。当反应气中含3.1%湿气，温度为383K时，经过2400min反应后，一氧化碳的转化率仍保持在79%。实验表明：四氧化三钴和二氧化铈催化剂的制备方法及焙烧温度对四氧化三钴与二氧化铈的相互作用有显著的影响，进而影响催化剂催化一氧化碳低温氧化的活性。通常认为，在一氧化碳低温氧化反应中，四氧化三钴，二氧化铈催化剂上的活性物种为四氧化三钴, 四氧化三钴对一氧化碳的催化氧化作用是通过自身的Co3+ Co2+反复循环过程实现的。如果焙烧温度过低，只有少部分前驱体CoOx(oH)y形成了四氧化三钴，焙烧温度过高，四氧化三钴的颗粒粒径太大及比表面积太小。由以上反应结果可见，催化剂中四氧化三钴的颗粒粒径及比表面积对一氧化碳的低温氧化反应有显著的影响。H2-TPR结果表明，二氧化铈的加入明显提高了四氧化三钴催化剂的氧化还原性能。同时，催化剂的比表面积增大，表面上的活性位增多，这有利于反应物分子的吸附和活化，因此提高了反应活性[24-30]。
（2） Co3O4-Al2O3催化特性
Jonas Jansson[31] 实现了在四氧化三钴和三氧化二铝为催化剂一氧化碳的低温氧化。反应的机理被推测为：
①、一氧化碳被吸附在氧化了的钴离子位上，很可能是三价钴离子；
②、所吸附的一氧化碳和连接在活跃的三价钴离子上的氧气进行反应。生成了二氧化碳并很快的脱附。结果形成了部分还原的点。部分还原的点可能有两个二价钴离子组成或被认为是一个氧空位。
③、部分还原的点可以经历两个不同的反应。
a、它可以被气相的氧气重新氧化为三价的钴离子；
b、一氧化碳可以吸附在此位置上并将它钝化掉。有可能所吸附的一氧化碳
随后经历了分离或者和令一个一氧化碳分子反应生成二氧化碳和碳单质（一氧化碳的歧化反应）
④、气相的二氧化碳可以和氧化的表面反应生成碳酸盐物种。碳酸盐可以与表面交换氧气并作为二氧化碳重新脱附。
像这样的相似的机理以前被Mergler和Haruta等提出过。主要的不同是所研究的催化剂同时包括铂或金等贵金属。作者提出一氧化碳被吸附在铂或金的活性位，而氧气是由CoOx提供。在这一研究中可以展示的是在没有贵金属存在下反应也可以进行，推论出以上的机理。这一氧化机理与之前发现的一氧化碳在金属氧化物催化剂上的氧化的理论相一致。
（3） Co3O4-TiO2催化特性
在真空条件下制备的四氧化三钴和TiO2-120s催化剂可以催化氧化一氧化碳在温度低达-790C下。它的催化活性远远大于商业使用的催化剂。通过与其它催化剂或非二氧化钛助剂进行比较，在氧气吸附，吸附氧的失活，和在苯试剂中的不溶性展现它的特色。标志性的复合物结构修饰和通过在250摄氏度下焙烧与脱水的TiO2-120s强相互作用得到这样的不一般的活性。
通过实验可得Co3O4 ，TiO2-120s-250的催化效果最好，120摄氏度为二氧化钛制备时的焙烧温度，2500C为浸渍法制备Co3O4- TiO2时的焙烧温度。
其次为Co3O4- TiO2-120s-200，而TiO2-300s-200的催化效果和传统CUO-MnO2催化效果差不多。在-790C，00C和190C的反应温度下，温度增高，催化效果越好。随着催化剂的使用时间越久，催化剂逐渐失活；当给失活的催化剂煅烧，在1000C可以还原最佳的催化效果，其次是1500C，温度越高，再生的效果越不好。