CuO/ZrO 2 催化水煤气变换反应制氢:ZrO 2 载体焙烧温度的影响

以经不同温度（120、250、350、450 ℃）焙烧处理的ZrO2为载体，采用沉积-沉淀法制备了系列CuO/ZrO2催化剂；考察了富氢气氛下催化剂的水煤气变换反应（WGS）催化性能。结果表明，CuO/ZrO2催化剂的催化活性随ZrO2载体焙烧温度的升高呈现先升高后降低的"火山型"变化趋势，在焙烧温度为250 ℃时取得最高值。采用X射线粉末衍射、N2物理吸附-脱附、N2O滴定、H2程序升温还原和CO程序升温还原及质谱跟踪等技术研究了系列ZrO2载体及CuO/ZrO2催化剂的结构和还原性能。结果表明，随着ZrO2焙烧温度的升高，一方面，CuO/ZrO2催化剂的Cu分散度逐渐降低，与ZrO2具有强相互作用的高分散活性Cu-[O]-Zr物种（"[]"表示ZrO2表面氧空位）逐渐减少；另一方面，Cu-[O]-Zr物种的还原能力逐渐增强，并诱导催化剂活性表面羟基的还原能力也相应增强（CO为还原剂），即降低了催化剂对WGS反应的起活温度。两方面的综合作用使得ZrO2载体焙烧温度为250 ℃（中等温度）时，CuO/ZrO2催化剂的WGS催化活性最高。