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CuO-CeO2/TiO2高效催化CO低温氧化反应性能

2023-10-07李润蕾王子彦王志苗李芳薛伟赵新强王延吉

化工进展 2023年8期
关键词:催化剂

李润蕾,王子彦,王志苗,李芳,薛伟,赵新强,王延吉

(1 河北工业大学化工学院,天津 300401;2 中国船舶重工集团公司第七一八研究所,河北 邯郸 056027)

随着工业的飞速发展和人类社会生产活动的多样化,CO 排放量随之急剧增加,并成为了空气中的主要污染物之一。目前,CO的消除有直接燃烧、催化氧化[1-2]、超重力吸收[3]和固体吸附等方法,其中催化氧化法反应条件温和、净化能力强、绿色无二次污染、应用广泛,是最具发展潜力的CO 消除方法,催化氧化法的关键是催化剂的选择,因此选择和制备高活性的催化剂是研究的重点[3]。

CO 催化氧化反应使用的催化剂有贵金属和非贵金属两大类。目前,贵金属催化剂主要包括Au[4-6]、Pt[7]和Pd[8]等。贵金属催化剂虽具有优异的催化活性,但贵金属资源稀缺,成本较高,限制了其广泛应用。与贵金属催化剂相比,非贵金属催化剂价格便宜,且具有较好的催化活性和热稳定性,因而一直受到人们高度关注。目前,Co、Cu[9-10]、Ce[11-12]、Mn[13]等元素的氧化物被广泛应用于CO 催化氧化反应中,其中CuO-CeO2被认为是最有潜力替代贵金属的催化剂[14]。CuO-CeO2催化剂的高活性源于铜铈之间协同效应,有利于Cu2+/Cu+和Ce3+/Ce4+之间的氧化还原循环,这个循环被认为是CO 氧化反应的关键步骤[15-17]。此外,CeO2中存在的氧空位能够产生更多的活性氧,从而有利于氧化反应的进行[18]。

CuO-CeO2的制备方法有柠檬酸络合法、溶胶凝胶法[19]、浸渍法[19-20]、共沉淀法[19]和金属有机框架(MOFs)衍生法[21-27]等,不同制备方法会影响到其催化性能。与其他方法相比,MOFs 衍生法制备的CuO-CeO2催化剂具有较好的催化性能。……

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