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CO可以使燃料电池的Pt电极中毒,它要求将氢源中的CO含量控制在10100ppm以下。而通过重整和变换反应制得的富氢混合气中含有少量的CO,因此去除富氢气体中的CO对推进燃料电池的实际应用具有重大意义。在去除富氢气体中CO的方法中,CO优先氧化是最简单、最有效的方法。目前为止,研究者多使用Au、Pt等贵金属以及CuO做为CO优先氧化催化剂的活性组分,这些催化剂具有较好的应用前景,但均存在需要改进之处。本文旨在探索开发新型可能实用的CO优先氧化催化剂,并进行相关基础研究。本论文研究了改性Co3O4-CeO2催化剂及其对CO优先氧化反应的催化性能。重点考察了助剂FeOx、CuO、ZrO2和MnOx对Co3O4-CeO2催化剂在CO优先氧化反应中的性能影响,通过调变催化剂组分比例及焙烧温度等条件来改善催化剂的性能。应用XRD、H2-TPR、TPO、TEM、XPS、FT-IR和TPD等表征手段研究催化剂的性能和组分结构及状态之间的关系,并研究了钴催化剂在CO优先氧反应中的失活机理。考察了助剂FeOx对Co3O4-CeO2催化剂的CO优先氧化性能的影响。少量FeOx可以提高催化剂的CO优先氧化性能,扩宽了100%CO转化率的温度窗口。在反应气中含有CO2和H2O的条件下,CO可以在160180oC间完全被去除。但该催化剂存在CO优先氧化反应稳定性差的缺陷。研究发现,助剂FeOx可以使Co3O4和CeO2的晶粒变小,还可以增强钴铈间的相互作用,从而提高催化剂的CO优先氧化性能。CuO对Co3O4-CeO2催化剂的性能有很大影响。少量的CuO虽然可以提高8Co-1Ce催化剂的活性,但同时也提高了催化剂的甲烷化性能,使催化剂对CO氧化的选择性大幅降低。通过调节组分的比例,可以避免甲烷化反应的发生,同时还能保持较高的CO优先氧化活性。但研究发现,Co3O4对催化剂的CO优先氧化活性基本没有贡献,催化剂主要体现的是CuO的性能。这主要是因为CuO可以破坏Co3O4和CeO2的相互作用,影响了Co3O4的氧化还原性质,导致Co3O4的催化活性降低。当催化剂内氧化钴含量较高时,ZrO2可以明显提高Co3O4-CeO2催化剂的CO优先氧化性能。在空速为40,000ml·h-1·gcat-1、反应气中含有CO2和H2O的条件下,在160180oC的温度范围,可以达到完全去除CO的目的。适当提高催化剂的焙烧温度,有利于形成铈锆固溶体,增强CeO2的储氧和供氧能力,从而提高催化剂的性能。助剂MnOx可以显著提高Co3O4-CeO2催化剂的CO优先氧化性能。8Co-1Ce-1Mn催化剂用于CO-PROX反应,在空速为80,000 ml·h(-1·gcat-1、反应气中同时含有CO2和H2O的条件下,在160180oC之间可以完全去除CO。MnOx在催化剂中的作用主要是提高CeO2和Co3O4的分散度,使CeO2与Co3O4充分接触,促进CeO2与Co3O4相互作用,从而进一步减小Co3O4的晶粒,提高Co3+/Co2+比值。8Co-1Ce-1Mn催化剂在CO-PROX反应中的稳定性不好,但通过高温氧化处理,可以使失活的催化剂完全再生。CO2对催化剂的稳定性影响较大,它在催化剂表面以较稳定的碳酸盐形式吸附,占据了催化剂的活性位,影响了Con+的氧化还原过程,从而导致催化剂失活。失活催化剂内的Co3+比例有所降低,因而氧化反应所需的活性位减少,这是催化剂失活的原因之一。