1、近些年來(lái)，在環(huán)境污染和能源緊張社會(huì)的形勢(shì)下，質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池作為一種清潔、高效的能源來(lái)源已經(jīng)引起了眾多的關(guān)注。作為燃料電池技術(shù)的關(guān)鍵組成，選擇性氧化脫除富氫中的CO是目前研究的熱點(diǎn)。 本論文系統(tǒng)地研究了銅鈰催化劑及其對(duì)富氫氣中一氧化碳選擇性催化氧化性能。對(duì)比了不同制備方法對(duì)銅鈰催化劑在富氫氣中一氧化碳選擇性氧化反應(yīng)催化性能的影響，重點(diǎn)考察了制備條件對(duì)共沉淀法制備銅鈰催化劑催化性能的影響和不同金屬摻雜對(duì)銅鈰催化劑催化性

2、能的改進(jìn)作用，同時(shí)還研究了銅鈰催化劑具有高活性的機(jī)理以及反應(yīng)條件對(duì)銅鈰催化劑催化性能的影響，得到一些有價(jià)值的研究結(jié)果。 首先比較了機(jī)械混合法、浸漬法、共沉淀法和絡(luò)合法等制備方法對(duì)銅鈰催化劑在富氫氣中一氧化碳選擇性氧化反應(yīng)催化性能的影響，發(fā)現(xiàn)共沉淀法和絡(luò)合法制備的銅鈰催化劑都對(duì)該反應(yīng)具有良好的催化性能。 考察了制備條件對(duì)銅鈰催化劑(共沉淀法制備)在富氫氣中一氧化碳選擇性氧化反應(yīng)催化性能的影響，并優(yōu)化條件制備出具有高催化性能

3、的納米銅鈰催化劑。發(fā)現(xiàn)該催化劑在富氫氣中對(duì)CO選擇性氧化反應(yīng)的催化活性和選擇性接近或高于貴金屬催化劑和文獻(xiàn)報(bào)道的銅鈰催化劑。在空速為120,000 ml g<'-1>h<'-1>和反應(yīng)溫度為120℃時(shí)，CO轉(zhuǎn)化率和選擇性分別達(dá)到了99.5％和87.5％，并且，在145℃時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率仍保持在99.3％，從而形成了一個(gè)CO高轉(zhuǎn)化率的溫度窗口。催化劑的穩(wěn)定性也進(jìn)行了初步的考察，在24小時(shí)的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)中，CO的氧化轉(zhuǎn)化率和選擇性分別始終保持在

4、99.4％和95.3％左右。 此外，還考察了不同金屬對(duì)銅鈰催化劑的摻雜效果。發(fā)現(xiàn)K<'+>有利于提高銅鈰催化劑的抗二氧化碳和水的能力，但由于K<'+>同時(shí)又會(huì)抑制銅鈰催化劑的催化活性，所以當(dāng)同時(shí)加入水和二氧化碳時(shí)適量K<'+>(0.10wt％)的存在有利于銅鈰催化劑保持較高的催化活性。發(fā)現(xiàn)Fe和Co的摻雜對(duì)銅鈰催化劑的催化活性有較明顯的促進(jìn)作用，尤其Co的摻雜拓寬了銅鈰催化劑上CO高轉(zhuǎn)化率(大于99.0％)的溫度‘窗口’(30℃

5、)，而Mn、Ni和Zn的摻雜對(duì)銅鈰催化劑的催化活性則出現(xiàn)一定的抑制作用。但不同過(guò)渡金屬(Mn、Zn、Fe、Co、Ni)摻雜對(duì)銅鈰催化劑抗二氧化碳和水的能力不同，F(xiàn)e、Mn和Zn的摻雜對(duì)銅鈰催化劑的催化活性有一定的改善，而Ni的摻雜則對(duì)銅鈰催化劑的催化活性有明顯的抑制作用，但過(guò)渡金屬的摻雜對(duì)銅鈰催化劑的氧化選擇性均有不利的影響。稀土金屬(Nd、Pr、Y、La)的摻雜對(duì)銅鈰催化劑的催化活性并沒(méi)有明顯的改善作用，但對(duì)催化劑的氧化選擇性均有一定

6、的促進(jìn)作用。稀土金屬摻雜的銅鈰催化劑也表現(xiàn)出不同的抗水和二氧化碳性能，Nd的摻雜對(duì)銅鈰催化劑的催化活性有明顯的促進(jìn)作用，而La和Y的摻雜則對(duì)銅鈰催化劑的催化活性有一定的抑制作用，但稀土金屬的摻雜對(duì)銅鈰催化劑的氧化選擇性均有顯著提高。 論文還通過(guò)TPR和XRD等表征和評(píng)價(jià)手段，根據(jù)氧化銅的分散形態(tài)以及價(jià)態(tài)的不同，將負(fù)載銅催化劑中氧化銅存在的種類歸納為和載體表面的氧空穴發(fā)生強(qiáng)作用的氧化銅、一維形態(tài)的高分散氧化銅、二維高分散的氧化銅簇