浸渍法合成钯-氧化锌-氧化铝复合催化剂的性能

                                                              钯催化剂的TEM图

　　乙醇水蒸气重整(SRE)制氢是一种基于生物质能转化的制氢方式, 相比传统的化石资源制氢, SRE制氢过程有诸多优点: 首先, 乙醇生产的原料来源广泛, 可通过各种农作物(如玉米、甘蔗、马铃薯等)、能源植物、农业废弃物(如秸秆)或者城市生活垃圾等生物转化生产; 第二, 生物乙醇转换利用体系从整体循环环境过程看属于CO₂零排放; 第三, 乙醇低毒、储存运输较安全. 因此, 乙醇水蒸气重整制氢具有广阔的发展前景, 而催化剂研究是SRE过程开发的关键, 有关SRE应用的催化剂体系及其制氢性能已有较多的文献报道. Llorca等研究了各种氧化物催化剂上SRE的活性, 结果显示ZnO具有最高的C₂H₅OH转化率以及H₂选择性. Seker的研究结果显示, 在450℃时ZnO/SiO₂催化剂上的C₂H₅OH转化率可达80%, 但其H₂选择性较低.

         在金属催化剂体系中, Pd表现出较高的SRE反应活性以及稳定性. Goula等研究发现, 在Pd/Al₂O₃催化剂上反应温度为220℃时, C₂H₅OH转化率达100%, 但主要发生C₂H₅OH热分解反应.Basagiannis等在反应温度为360℃时, 对比研究了不同贵金属催化剂的SRE反应性能, 发现活性顺序为 Pt/Al₂O₃≈Pd/Al₂O₃>Ru/Al₂O₃>Rh/Al₂O₃,但在高温时Pd/Al₂O₃催化剂的SRE过程中会生成大量CO. Ramos等对Pd/CeO₂/YSZ催化剂的SRE反应研究显示, 该催化剂在580℃时H₂选择性可达80%, 且其催化活性在70 h反应时间内基本稳定. Kwak等制备了核壳结构的Co_xO_y-Pd催化剂, 研究发现该催化剂在600℃时的C₂H₅OH转化率达100%, 且在反应45 h后催化剂未见失活.

        上海交通大学化学工程系陈孟楠等人采用浸渍法制备了Pd促进ZnO/Al₂O₃催化剂, 考察了该催化剂作用时, 在水醇摩尔比为3, 常压和450℃工作条件下乙醇水蒸气重整(SRE)制氢反应性能. 研究结果表明, 在该催化剂体系作用下的SRE反应过程中, H₂、CH₃CHO为主要产物, 与ZnO/Al₂O₃催化剂不同, Pd能促使CH₃CHO发生C－C键断裂反应, 显著提高C₂H₅OH转化率及H₂选择性, 分别达65%、55%. 还利用BET比表面积、透射电子显微镜(TEM)、热重-差示扫描量热-质谱(TG-DSC-MS)等表征手段考察了催化剂失活以及表面积炭情况, 发现Pd的加入对催化剂总积炭量并无明显影响.