微乳液法制备Au/Fe2O3催化剂及其水煤气变换性能

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在Triton X-100/正己醇/环己烷/水体系和CTAB/正已醇/水体系的W/O型微乳液中,通过调节几种主要制备参数,制备了系列Au/Fe2O3催化剂。采用催化剂水煤气变换活性评价和X射线粉末衍射(XRD)、BET比表面和孔结构测定、H2-TPR、透射电镜(TEM)、紫外漫反射光谱(DRS)、X射线光电子能谱(XPS)等方法表征,研究不同制备方法对催化剂性能及其结构的影响。活性测试结果表明:CTAB微乳体系中制备参数的变化对WGS活性影响不大,制得的CTAB系列催化剂的WGS活性均很差。Triton X-100系列催化剂中,含金催化剂的WGS活性大大高于载体Fe2O3的活性。Au/Fe2O3催化剂的最佳焙烧温度为250 ℃;催化活性随着水和表面活性剂重量比rw、表面活性剂浓度W的增加而降低;活性先随金负载量的增加而增加,但负载量达到3 %后,增加金的含量反而使催化活性降低。最佳结果显示:当金负载量为3 %、水煤气变换反应温度为200 ℃时,CO的转化率可达99.5 %。XRD、TPR、XPS等表征结果说明:WGS反应的低温部分的活性物种为Au(Ⅲ)和Au,高温部分的活性物种可能含有Au-FeOX固溶体。TEM结果说明:微乳液法制得的Au/Fe2O3催化剂中,金粒径小于10 nm且高度分散在载体表面,金粒子以(111)面和载体相结合。Triton X-100体系中,催化剂间活性差异分析结果表明:催化剂中Au(Ⅲ)含量越高、金粒子越小、金分散度越高,则其低温活性越高;Au-FeOX固溶体的缺陷数目越多,则其高温活性越好。
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