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本论文的研究目的是获得一种具有高活性的催化材料,为一氧化碳变换构件型纳米催化剂的研发奠定基础。采用共沉淀法制备Cu/CeO2催化剂,重点考察预处理条件、铜含量、焙烧温度对其高温水煤气变换性能的影响,利用XRD、BET、TPR、TPD、XPS、EPR等技术对催化剂进行表征,并探讨Cu/CeO2催化剂的水煤气变换反应机理。结果表明:(1)还原预处理温度对Cu/CeO2催化剂的低温活性有显著影响。不经预还原和经200℃预还原的样品的低温活性最高。随着预还原温度升高,催化活性降低。因此,Cu/CeO2催化剂不需还原活化处理过程。(2)铜含量显著影响Cu/CeO2催化剂低温活性,但对高温活性几乎无影响。铜含量低于50at%,催化剂低温活性与铜含量呈线性关系,铜含量为50at%时,低温活性最高,继续增加铜含量,低温活性下降。无定形CuO、纳米颗粒CuO为催化反应的活性物种,大颗粒CuO对催化活性贡献不大。(3)Cu/CeO2催化剂的低温活性与催化剂结晶度有关。焙烧温度为400℃时,催化剂内CeO2、CuO的晶粒尺寸和结晶度最适宜,低温活性最好;焙烧温度过低, CeO2载体结晶度差,焙烧温度过高,CuO晶粒聚集长大,均导致催化活性下降。(4)Cu/CeO2催化剂的还原研究表明:以CuO形式负载在CeO2上的铜,经200℃原位还原后可被还原成金属Cu。还原态Cu对CO具有很强的吸附能力,形成Cu-CO。另外,在WGS反应条件下,载体CeO2部分被还原成Ce3+, 形成氧缺位,表明CeO2在催化反应过程起传递氧的作用。(5)提出Cu/CeO2水煤气变换催化剂的氧化还原机理是:首先,CO吸附在Cu表面,与来自CeO2的氧反应生成CO2从表面脱除,此时,CeO2表面产生氧缺位,然后这些氧缺位夺取H2O中的氧释放出H2,CeO2表面复原,如此循环进行,完成WGS反应过程。本文制备的Cu/CeO2催化剂,具有良好的WGS反应活性,与FBD型铁基高温变换催化剂相比,具有低温活性好、活性温区宽的优点,有望成为构件型催化剂的活性组分。