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Rh、Ru和Ir催化劑用于甲烷催化燃燒反應(yīng)的科學(xué)研究

返回列表 瀏覽量:1378 發(fā)布日期:2020-11-06 22:03:00【

  除Pd催化劑外,Pt、Au、Rh等貴金屬也常用于氧化外族、H2和CO,并主要表現(xiàn)出高活性。從氧化反應(yīng)來看,貴金屬催化劑一般的活性順序是:Pt>Ir>Os>Pd>Rh>Ru,對于較低濃度的甲烷催化燃燒來說,Pd是活性最好的貴金屬,而對于C3以上的烷烴,Pt的催化反應(yīng)氧化能力最強,在甲烷氧化反應(yīng)中,Pt可使表層的氧分子發(fā)生活性,同時也可降低甲烷吸附離解的活化能,這就是VOC催化劑常出現(xiàn)的超低溫催化燃燒現(xiàn)象,此外,科學(xué)研究也表明,Pt催化劑具有比Pd催化劑更強的抗硫中毒能力,但在一個氧氣充足的環(huán)境下?與Pd/Al2O3相比,Pt/Al2O3更容易鍛燒凹陷。用硫化橡膠分解的Pt/Al2O3催化劑在氧氣標準下的甲烷催化燃燒反應(yīng)進行研究,發(fā)現(xiàn)硫化橡膠分解后的催化劑表層硫化氰酸鉀和高寬比氧化的Pt分子在Pt顆粒邊緣存在相互影響,并產(chǎn)生一個新的活性位,能對CH4中的C產(chǎn)生活性?H鍵作為一種貴金屬而非Pt族原素的Au,曾被認為是一種可塑性金屬材料,極少用于催化反應(yīng),直到80年代后期,Haruta等人還用Au催化劑氧化CO,在203K的超低溫下把CO轉(zhuǎn)化成CO?其主要表現(xiàn)為極高的催化反應(yīng)活性,引起人們對Au催化劑的極大關(guān)注。此后,Haruta等陽離子更系統(tǒng)地科學(xué)地研究了Au催化劑顆粒規(guī)格、金屬材料和介質(zhì)之間的相互作用,并認為當Au顆粒尺寸小于5rnn時,CO和飽和態(tài)催化劑都能產(chǎn)生很高的催化活性。以Choudhary等為例,研究了Au催化劑在富氫環(huán)境中對CO選擇性氧化的反應(yīng),認為Au顆粒在2~5nm范圍活性最好。

  目前關(guān)于Rh、Ru和Ir催化劑用于甲烷催化燃燒反應(yīng)的科學(xué)研究還不多見,但它們具有優(yōu)異的活性C-H鍵和抗積炭特性。氧化鋁負載的貴金屬催化劑的活性順序是PtIr催化劑,這主要是由于其生成熱小、對氧和氫的粘結(jié)性差、抗積炭和活性烷侄能力強等特點常見于CO氧化、桂類活性、甲烷制合成氣等反應(yīng)中[41_43]。ONakagawa等人認為,甲烷制合成氣的整個過程是二步反應(yīng),第一步反應(yīng)甲烷完全氧化生成CO2和HO,第二步反應(yīng)甲烷干基重組和甲烷蒸氣重組,科學(xué)研究還表明,甲烷和CO?干式重組反應(yīng)的活性順序與甲烷部分氧化反應(yīng)的反應(yīng)介質(zhì)不同,由大到小依次為:TiCh、ZrCh、Y2O3、Y2O3、La26、MgO>AI2O3、SiO2o木研究小組曾科學(xué)研究過IoLa催化劑在乙醇重組電解水制氫全過程中,會產(chǎn)生密排六方La2O3和La2O2CO3等La化合物,這種Ir夾雜La2O2CO3的生成和溶解是可逆的,在整個過程中,它會消耗表層的Ir及其積碳、CO2、CH等La2O3、La2O2CO3、La2O2CO3等La化合物,在整個過程中,La2O2CO3、La2O2CO3等La2CO3等La化合物的生成和溶出是可逆的,而La2O2CO3、La2O2CO3等La2CO3等La化合物的生成和溶出則會消耗表層Ir及其含碳的La2、CH等La2O2CO3等La化合物,在整個過程中,La2O2CO3等La2CO研究小組對Ir催化劑的CO氧化平成甲烷催化燃燒進行了科學(xué)的研究。他們的調(diào)查顯示,Ir/CeO?以Ir表示的催化劑Ir?這一方法是存在的,伴隨著載體提高IrO2由高度分散的小顆粒方式轉(zhuǎn)變?yōu)榫啻箢w粒方式,CO氧化反映的TOF逐漸下降,而且她們也發(fā)現(xiàn)金屬材料狀態(tài)的Ir催化劑氧化CO的能力要高于過氧化物狀態(tài)的IrCU崔化劑;而在科學(xué)研究k/ZKh催化劑用于甲烷催化燃燒時,她們發(fā)現(xiàn)反映的TOF首先伴隨著Ir顆粒的增大?,然后保持不變。

  

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