以Fe_2O_3为活性组分的甲烷燃烧催化剂的研究

【摘要】： 本论文主要研究了以Fe_2O_3为活性组分，以不同的氧离子传导材料和储氧材料为载体的整体式燃烧催化剂在甲烷催化燃烧中的催化性能。并且讨论了不同的反应条件对两种类型的催化剂催化活性的影响。通过XPS、TPR等技术研究造成催化剂活性不同的原因以及经过高温老化以后失活的机理。 研究结果表明，在以Fe_2O_3为活性组分具有氧离子传导功能的YSZ-Al_2O_3为载体制备的催化剂在老化前后催化活性的顺序为Fe_2O_3／YSZ-Al_2O_3＞Fe_2O_3／ZrO_2-Al_2O_3＞Fe_2O_3／γ-Al_2O_3。说明ZrO_2和Y_2O_3的加入能够增强催化剂的催化活性以及抗老化的性能。XPS结果表明ZrO_2和Y_2O_3的同时添加能增加和稳定Fe_2O_3的表面浓度，从而导致催化剂的高活性和高稳定性。 Fe_2O_3为活性组分，以储氧材料CeO_2-ZrO_2作载体，制得Fe_2O_3／CeO_2-ZrO_2催化剂。在载体中添加E和M。结果表明将E和M同时加入载体中，比载体中单独加E和单独加M的催化剂活性有明显提高。E的加入可以减弱M与Fe_2O_3的相互作用，减少了FeMO_2的生成。M多种价态的转变成为提高催化剂活性的关键因素。 对于以氧离子传导材料和储氧材料为载体的两种甲烷燃烧催化剂，在一定的反应条件下具有有最佳的催化效果：空速为6000h~(-1)，反应气的烷氧比为1：4，稀释气含量为60％。