抗硫中毒液体烃燃料水蒸气重整制氢Pt/CeGdO催化剂的制备、表征和性能研究

【摘要】： 本文以具有萤石结构的Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(1.9)复合氧化物为载体，利用初湿浸润法制备了负载型的Pt催化剂。以噻吩为硫源，异辛烷水蒸气重整为模型反应，考察了焙烧温度和制备方法对催化剂抗硫中毒性能的影响。利用原位红外漫反射技术对抗硫中毒Pt／Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(1.9)催化剂和易硫中毒Pt／Al_2O_3催化剂上CO吸附及与噻吩／H_2S共吸附进行了比较研究，结合催化剂H_2-TPR表征，探讨了催化剂具有高抗硫中毒性能的本质，并对反应条件下噻吩硫的转化机理进行了初步研究。 焙烧温度对催化剂抗硫中毒性能起着关键性作用。800℃焙烧的催化剂具有良好的抗硫中毒性能。600℃焙烧的催化剂由于较差的热稳定性和部分硫中毒共同导致其抗硫中毒性能较差。制备方法对催化剂抗硫中毒性能影响的结果表明，以柠檬酸溶胶-凝胶法、草酸共沉淀法和六亚甲基四胺共沉法制备载体的催化剂均具有良好的抗硫中毒性能。以柠檬酸溶胶-凝胶法制备载体的催化剂表现出最好的抗硫中毒性能。以共沉淀法制备载体的催化剂由于热稳定性较差以及Pt与CGO载体之间的相互作用较弱共同导致其抗硫中毒性能较低。 催化剂H_2-TPR表征结果表明，Pt与CGO载体之间的强相互作用是催化剂具有高抗硫中毒性能的本质。以柠檬酸溶胶-凝胶法制备载体的催化剂800℃焙烧使得Pt与CGO载体之间的相互作用最强，同时使催化剂具有良好的热稳定性，这是导致其具有抗硫中毒性能并且抗硫作用持久的根本原因。CO吸附-原位红外漫反射实验结果表明，Pt与CGO载体在界面处产生了强电子相互作用，而将电子传递到CGO载体上，导致Pt表面的缺电子特性，催化剂800℃焙烧有利于单一强电子相互作用的生成。这是催化剂具有高抗硫中毒性能的重要因素之一。 在异辛烷水蒸气重整反应条件下，噻吩硫100％转化成H_2S气体，其生成并不是通过酸催化的双分子氢转移过程和高压H_2存在的氢解过程使噻吩硫进行转化的，而可能是通过氧化-还原机理进行的。