Ce摻雜CuO的氨分解制氫催化劑的探究 轉(zhuǎn)載于漢斯學(xué)術(shù)交流平臺(tái)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們

Ce摻雜CuO的氨分解制氫催化劑的探究 內(nèi)容總結(jié)：

目前，全球95%以上的H2生產(chǎn)是通過(guò)化石燃料的蒸汽重整、氣化或氧化獲得的 [1] [2] 。為了滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的碳排放政策，必須考慮到CO2捕獲、儲(chǔ)存和凈化的高昂成本。氨分解制氫具有不含COx、SOx、NOx等有害物質(zhì)的特點(diǎn)，不會(huì)排放CO2，不會(huì)危害生態(tài)平衡，是其他含碳原料制氫所不能比擬的 [3] 。由于氨的氫含量高(重17.8%，體積密度為121 kg H2m?3，10 bar)，且不含碳，因此常被認(rèn)為是化學(xué)儲(chǔ)存的可行選擇。它的能量密度為13.6 GJ m?3，這個(gè)值介于氫和汽油 [4] [5] [6] 之間。如果用可再生資源生產(chǎn)氨，則整個(gè)制氫過(guò)程的碳足跡很低。氨氣在20℃下、8.6 bar的低壓下便可液化，因此運(yùn)輸和儲(chǔ)存相對(duì)容易 [7] 。在安全問(wèn)題上，氫氣的爆炸極限為4%~75%，氨氣在空氣中的爆炸極限較窄，為16%~25%，低至5 ppm的濃度很容易被嗅覺(jué)檢測(cè)到 [8] 。

內(nèi)容：

1. 引言

目前，全球95%以上的H2生產(chǎn)是通過(guò)化石燃料的蒸汽重整、氣化或氧化獲得的 [1] [2]

為了滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的碳排放政策，必須考慮到CO2捕獲、儲(chǔ)存和凈化的高昂成本

氨分解制氫具有不含COx、SOx、NOx等有害物質(zhì)的特點(diǎn)，不會(huì)排放CO2，不會(huì)危害生態(tài)平衡，是其他含碳原料制氫所不能比擬的 [3]

由于氨的氫含量高(重17.8%，體積密度為121 kg H2m?3，10 bar)，且不含碳，因此常被認(rèn)為是化學(xué)儲(chǔ)存的可行選擇

它的能量密度為13.6 GJ m?3，這個(gè)值介于氫和汽油 [4] [5] [6] 之間

如果用可再生資源生產(chǎn)氨，則整個(gè)制氫過(guò)程的碳足跡很低

氨氣在20℃下、8.6 bar的低壓下便可液化，因此運(yùn)輸和儲(chǔ)存相對(duì)容易 [7]

在安全問(wèn)題上，氫氣的爆炸極限為4%~75%，氨氣在空氣中的爆炸極限較窄，為16%~25%，低至5 ppm的濃度很容易被嗅覺(jué)檢測(cè)到 [8]

NH3的分解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，2NH3(g)→N2(g) + 3H2(g) ?H = 46.22 kJ/mol，需要高的工作溫度才能使氨分解反應(yīng)完成，從而產(chǎn)生純度很高的氫 [4]

分解反應(yīng)需要的高溫導(dǎo)致了能量供應(yīng)的必要性，因此，正在開(kāi)發(fā)適當(dāng)?shù)拇呋瘎┮栽谳^低的溫度下以高效率運(yùn)行氨分解反應(yīng) [9]

最近文獻(xiàn)中已經(jīng)出現(xiàn)了大量關(guān)于氨分解催化劑的研究，有一個(gè)普遍的共識(shí)，那就是Ru是氨分解反應(yīng)活性最好的金屬 [10] [11] [12] [13] [14]

Ganley等研究了Al2O3顆粒上負(fù)載的許多金屬，他們報(bào)告了氨分解催化劑活性遵循的順序：Ru > Ni > Rh > Co > Ir > Fe > Pt > Cr > Pd > Cu [15]

金屬催化劑上氨分解反應(yīng)機(jī)理目前得到了廣泛的研究 [15] [16] ，普遍認(rèn)為的是NH3開(kāi)始吸附在金屬活性位點(diǎn)上，然后NH3分子上的3個(gè)N-H鍵開(kāi)始逐步斷裂，H原子脫附在金屬表面，最后吸附在金屬表面的H原子和N原子再分別重組脫附生成H2和N2

CuO作為氨常用的檢測(cè)器，在室溫下對(duì)氨具有高靈敏性和選擇性，同時(shí)廣泛用于氨的選擇性氧化

眾所周知，二氧化鈰(CeO2)作為一種稀土氧化物，可以產(chǎn)生豐富的氧空位，與金屬之間的具有強(qiáng)相互作用，以及Ce元素可以在Ce3+和Ce4+之間變換

Ce可以阻礙Cu的燒結(jié)，在CuO-CeO2結(jié)合處形成強(qiáng)相互作用，增強(qiáng)熱穩(wěn)定性 [17]

因此，將Ce摻雜至CuO用于氨的分解或許會(huì)顯示出較好的性能

Wang等采用表面活性劑模板法將活性Cu摻雜到CeO2中，發(fā)現(xiàn)細(xì)小而高分散的CuO物種是NH3分子的主要吸附位點(diǎn)，在CuO-CeO2催化劑中近表面區(qū)域化學(xué)態(tài)的快速變化和強(qiáng)電子態(tài)的相互作用下，NH3(ad)可被氧化活化為NHx物種 [18]

因此，本研究通過(guò)水熱法制備了CuCex載體，采用浸漬法將Ru負(fù)載于載體上，制備了Ru/CuCex催化劑用于氨分解反應(yīng)，與CuO負(fù)載Ru相比，摻雜Ce的Ru/CuCex催化劑具有高活性，其中Ru/CuCe50在450℃以下顯示出較高活性，Ru/CuCe12在450℃以上表現(xiàn)出最高的氨分解活性

2. 實(shí)驗(yàn)2.1. 催化劑制備2.1.1. 銅鈰氧化物載體制備



Figure 1. Preparation diagram of Ru/CuCex catalyst

圖1. Ru/CuCex催化劑制備

圖

圖1為催化劑制備流程

圖

具體操作如下：稱(chēng)取4.0 mmol Cu (NO3)2·3H2O溶解在30 ml去離子水中，在攪拌下滴加6 mol/L NaOH水溶液，攪拌30 min；將溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，100℃加熱24 h

將沉淀通過(guò)離心，去離子水和無(wú)水乙醇洗至性；得到的產(chǎn)物在80℃過(guò)夜干燥，并以2℃/min升溫至500℃，在500℃下煅燒3 h得到CuO

不同摩爾比的CuCex (x = 0.5/1/5/12/50)制備，稱(chēng)取計(jì)算量的Ce (NO3) 2·6H2O、Cu (NO3)2·3H2O于燒杯中，按照上述方法制備CuCex載體

2.1.2. Ru/CuCex催化劑制備浸漬法制備Ru/CuCex：稱(chēng)取計(jì)算量的上述不同載體于30 ml的去離子水中；量取計(jì)算量的RuCl3·xH2O于上述溶液中，加攪拌子常溫?cái)嚢?0 min；去除攪拌子，將溶液轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的燒瓶中，用適量去離子水沖洗燒杯內(nèi)壁殘余溶液，使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀去除水分，待水分蒸干，收集燒瓶?jī)?nèi)壁材料得到Ru/CuCex

2.2. 催化劑的表征方法X射線衍射(XRD)使用DX-2700B X-ray Diffractometer，以CuK為輻射源，電壓為40 KV，電流為30 mA，掃描范圍為5?~90?，掃描速率為0.5?/min

H2-TPR表征是在沃德VDSORB-91i中進(jìn)行的

在進(jìn)行測(cè)試分析之前，先將100 mg (20~40目)的樣品置于U型石英管中，并放置化學(xué)吸附儀器內(nèi)；設(shè)置Ar為除去樣品中H2O、CO2等雜質(zhì)的保護(hù)氣，同時(shí)對(duì)樣品以10℃/min的升溫速率從30℃升到300℃并保溫1 h以達(dá)到充分去除吸附雜質(zhì)的目的；接著將溫度降為50℃后將Ar換為10% H2/Ar的混合氣，其流速為30 ml/min；最后化學(xué)吸附儀以10℃/min的升溫速率從50℃升溫至600℃進(jìn)行催化劑的氫氣升溫還原

NH3-TPD表征是在沃德VDSORB-91i中進(jìn)行的

試驗(yàn)前，100 mg樣品在300℃的He中脫氣30 min，然后冷卻至100℃，隨后在NH3氣流(1%，20 ml/min)中吸附40 min，然后氣體切換為He，流速20 ml/min進(jìn)行吹掃，最后在He中以10℃/min的速率從100℃升溫到600℃進(jìn)行催化劑的氨氣升溫脫附

CO2-TPD表征是在沃德VDSORB-91i中進(jìn)行的

在進(jìn)行測(cè)試分析之前，先將100 mg (20~40目)的樣品置于U型石英管中，并放置化學(xué)吸附儀器內(nèi)

設(shè)置He為除去樣品中H2O、CO2等雜質(zhì)的保護(hù)氣，同時(shí)對(duì)樣品以10℃/min的升溫速率從30℃升到300℃并保溫30 min；然后以10℃/min的速率將溫度降為40℃，將He切換為CO2，其流速為30 ml/min，在40℃下吸附60 min；然后氣體切換為He，流速30 ml/min，吹掃60 min，最后化學(xué)吸附儀以10℃/min的升溫速率從40℃升溫至600℃進(jìn)行催化劑的二氧化碳升溫脫附

原位紅外表征是在賽默飛(NICOLET Is50 FT-IR)光譜儀上采集一系列原位漫反射紅外傅里葉變換光譜(In Situ DRIFTS)，掃描次數(shù)32，分辨率為4 cm-1

采用1000 ppm的NH3/Ar進(jìn)行原位紅外表征，測(cè)試前，以10℃/min的速率升溫到300℃，使用Ar，流速為30 ml/min進(jìn)行吹掃60 min；隨后，以10℃/min的速率升溫到350℃使用H2/Ar (10 ml/min)進(jìn)行還原60 min；隨后將氣體切換為Ar，流速30 ml/min并在降溫時(shí)進(jìn)行背景采集，每50℃為一個(gè)采集點(diǎn)；隨后從100℃~300℃進(jìn)行催化劑的原位漫反射紅外傅里葉變換光譜采集

2.3. 催化劑活性評(píng)價(jià)方法在常壓固定床反應(yīng)器上對(duì)催化劑進(jìn)行氨分解活性測(cè)試

通常情況下，0.1 g催化劑(篩分20~40目)被放入內(nèi)徑為8 mm的不銹鋼反應(yīng)器

在300℃下Ar氣氛下進(jìn)行吹掃1 h，之后以5℃/min的速率升溫至350℃，氣體換為10% H2/Ar進(jìn)行1 h還原；隨后將氣體換為Ar，并降溫至300℃吹掃30 min；最后向反應(yīng)器內(nèi)通入10% NH3/Ar (50ml/min)，將反應(yīng)器加熱至所需溫度，用氣相色譜儀(GC9790Ⅱ)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分析，檢測(cè)溫度范圍300~600℃，每50℃取一個(gè)活性測(cè)試點(diǎn)

氨氣轉(zhuǎn)化率計(jì)算 X N H 3 ： X N H 3 = A N H 3 i n ? A N H 3 o u t A N H 3 i n × 100 % X N H 3 表示氨氣的轉(zhuǎn)化率， A N H 3 i n 表示反應(yīng)前氨氣的峰面積， A N H 3 o u t 表示反應(yīng)后氨氣的峰面積

3. 結(jié)果與討論3.1. 催化劑的活性評(píng)價(jià)結(jié)果



Figure 2. Ammonia decomposition conversion of Ru/CuCex catalyst

圖2. Ru/CuCex催化劑的氨分解轉(zhuǎn)化率活性測(cè)試如

圖2所示，可以看出，Ce的摻雜可以提高氨分解的轉(zhuǎn)化率

同時(shí)450℃是氨分解活性的一個(gè)溫度轉(zhuǎn)折點(diǎn)，450℃以下，氨分解的轉(zhuǎn)化率順序如下：Ru/CuCe50 > Ru/CuCe5 > Ru/CuCe12 ≈ Ru/CuCe > Ru/CuCe0.5 ≈ Ru/CuO；而450℃以上，Ru/CuCe12氨的轉(zhuǎn)化率最高

氨分解活性不僅隨摻雜量變化，同時(shí)還有反應(yīng)溫度的影響

在WHSV為30,000 ml gcat?1·h?1和溫度達(dá)到600℃時(shí)，氨的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到99%

3.2. 催化劑的表征結(jié)果3.2.1. XRD



Figure 3. XRD spectra of Ru/CuCex catalyst

圖3. Ru/CuCex催化劑的XRD

圖譜Ru/CuCex催化劑的XRD

圖譜如

圖3所示，Ru/CuO可以檢測(cè)到明顯的CuO的衍射峰，9個(gè)明顯的特征峰對(duì)應(yīng)于CuO的(002)、(111)、(?202)、(020)、(202)、(?113)、(022)、(311)、(?222)、(?313)晶面，衍射峰都較尖銳，說(shuō)明樣品結(jié)晶性較好

而隨著Ce摻雜量的增加，CeO2的衍射峰強(qiáng)度逐漸增加，CuO的衍射峰逐漸變得不明顯，Ru/CuCe0.5、Ru/CuCe只能明顯看出有(002)、(111)兩個(gè)衍射峰；當(dāng)Ce與Cu的摩爾比為5時(shí)，可以清晰看到，與未摻雜的催化劑相比，CuO的衍射峰已經(jīng)幾乎不顯示，取而代之的是CeO2的衍射峰，且衍射峰并不尖銳

總體來(lái)說(shuō)，隨著Ce摻雜量的增加，載體中CeO2與CuO得到組合導(dǎo)致樣品的結(jié)晶度下降，逐步只顯示出CeO2的衍射峰

未觀察到RuO2或者Ru金屬的衍射峰，可能是Ru物種顆粒小于儀器檢測(cè)，或者是通過(guò)浸漬法較好的均勻分散負(fù)載在載體上

3.2.2. H2-TPRRu/CuCex催化劑的H2-TPR如

圖4所示，Ru/CuO催化劑還原區(qū)域?yàn)?00~500℃，如此較大的氫吸收范圍說(shuō)明不止是活性組分Ru的還原，較高溫度的還原峰歸因于Ru/CuO中活性組分Ru與載體CuO之間的強(qiáng)相互作用

隨著Ce的加入，氫消耗峰逐漸往低溫方向移動(dòng)，且峰面積在減少，說(shuō)明Ce的加入極大的改變了活性組分與載體的相互作用，從而更容易被還原

Ru/CuCe12在低溫區(qū)域氫的消耗峰呈現(xiàn)出多峰的趨勢(shì)，說(shuō)明低溫區(qū)域的還原峰為高分散狀態(tài)Ru物種的還原，可以將其歸因于Ru與載體的弱相互作用

Ru/CuCe50氫的消耗峰在200~350℃，趨于中高溫區(qū)，說(shuō)明載體此時(shí)主要由CeO2為主導(dǎo)，Ce的大量加入增強(qiáng)了Ru與載體的相互作用

CeO2易于產(chǎn)生氧空位，Zhang等的研究表明：部分還原的CeO2?x可以通過(guò)下列反應(yīng)式傳遞電子給釕原子表面，從而有利于氮的解離吸附，Ce4+(O2?)2?x (e?)2x + Ru→Ce4+(O2?)2?x + Ru(e?)2x；并且部分還原的CeO2?x表面與釕原子簇的界面上可以形成新的活性中心(SMSI)

H2-TPR結(jié)果表明活性組分與載體之間的相互作用是影響氨分解活性的因素之一



Figure 4. H2-TPR of Ru/CuCex catalyst

圖4. Ru/CuCex催化劑的H2-TPR

圖3.2.3. NH3-TPD



Figure 5. NH3-TPD of Ru/CuCex catalyst

圖5. Ru/CuCex催化劑的NH3-TPDRu/CuCex催化劑的NH3-TPD如

圖5所示，NH3作為本反應(yīng)唯一的反應(yīng)物，催化劑對(duì)其的吸附脫附能力可以直接影響催化劑在反應(yīng)中的活性

脫附峰的溫度代表酸性位點(diǎn)的強(qiáng)弱，脫附峰的面積代表酸性位點(diǎn)的數(shù)量

Ru/CuO有一個(gè)脫附峰，位于350℃~550℃之間大量的強(qiáng)酸性位點(diǎn)

摻雜Ce后，低溫下NH3脫附峰有明顯變化，Ru/CuCe5、Ru/CuCe50低溫和高溫下有中等強(qiáng)度的脫附峰；Ru/CuCe0.5、Ru/CuCe低溫下有較小的脫附峰，而高溫下脫附峰的峰面積大大增加，說(shuō)明這兩種樣品的NH3脫附峰主要位于高溫

而Ru/CuCe12主要是低溫下的脫附峰顯著增加，說(shuō)明Ce的加入增加了弱酸性位點(diǎn)的密度，而高溫下的脫附峰略有下降

脫附量越多，也代表吸附量越多，Ru/CuCe12在低溫下的高吸附量使得其在高溫下有額外的NH3補(bǔ)充，這可能是其高溫下具有高活性的原因

NH3-TPD結(jié)果表明，NH3的吸附量可能是影響氨分解活性的因素之一

3.2.4. CO2-TPD



Figure 6. CO2-TPD of Ru/CuCex catalyst

圖6. Ru/CuCex催化劑的CO2-TPD

圖氨分解催化劑中，催化劑的堿性有利于氨分解，一般來(lái)說(shuō)，堿性越強(qiáng)，催化劑活性越高

脫附溫度表示堿性位點(diǎn)的強(qiáng)度，脫附面積表示催化劑表面堿性位點(diǎn)的數(shù)量

本文采用CO2-TPD表征催化劑表面堿性位點(diǎn)的分部情況

由

圖6可知，每個(gè)催化劑主要存在三個(gè)CO2脫附峰，分別在約100℃、約375℃、約500℃

結(jié)果表明，催化劑具有一定數(shù)量的弱堿性位點(diǎn)和強(qiáng)堿性位點(diǎn)，對(duì)于不同含量的Ce摻雜來(lái)說(shuō)，CO2的脫附是不同的，Ru/CuCe5、Ru/CuCe50在低溫下具有較高和較寬面積的脫附峰，說(shuō)明其弱堿性位點(diǎn)較多，而高溫下的脫附峰較低，說(shuō)明其強(qiáng)堿性位點(diǎn)較少，其氨分解的活性測(cè)試也顯示相同的趨勢(shì)；Ru/CuCe5在中高溫下具有極高的CO2脫附量，但其活性不是最高，說(shuō)明中堿性位點(diǎn)的數(shù)量對(duì)氨分解的活性基本沒(méi)有什么影響

Ru/CuCe0.5、Ru/CuCe在高溫下有較高的脫附量，但其氨分解的活性并不突出，說(shuō)明強(qiáng)堿性位點(diǎn)在這個(gè)體系里并不是影響氨分解活性的主要原因

CO2-TPD結(jié)果表明，堿性位點(diǎn)的數(shù)量不是氨分解活性的主要影響因素

3.2.5. 原位紅外為闡述反應(yīng)過(guò)程中的吸附物種，關(guān)鍵中間物種和反應(yīng)路徑；探究反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)機(jī)理

本文通過(guò)原位紅外表征對(duì)Ru/CuCe12進(jìn)行測(cè)試

對(duì)于催化劑Ru/CuCe12，在100℃下進(jìn)行NH3吸附，記錄不同時(shí)間的NH3吸附情況，如

圖7所示

1210 cm?1處的峰歸因于NH3的Lewis acid sites；1360 cm?1處的峰歸因于amide (?NH2)的擺動(dòng)，說(shuō)明氨分解過(guò)程中的中間產(chǎn)物有?NH2生成

1402 cm?1歸因于單齒硝酸鹽，說(shuō)明在氨分解過(guò)程中有N吸附于催化劑表面的氧上，形成硝酸鹽；1463 cm?1處的峰歸因于NH3吸附的Br?nsted acid sites；1600 cm?1是NH3位于Lewis acid sites上化學(xué)吸附的非對(duì)稱(chēng)彎曲振動(dòng)

3152、3314 cm?1處的峰都屬于NH3中N-H的伸縮振動(dòng)

3654 cm?1處的峰歸因于O-H的伸縮振動(dòng)

說(shuō)明氨脫附的氫可能吸附在催化劑表面的氧上



Figure 7. In situ DRIFTS diagram of Ru/CuCe12 catalyst with NH3 adsorption time at 100℃

圖7. Ru/CuCe12催化劑在100℃下隨NH3吸附時(shí)間變化的In situ DRIFTS

圖



Figure 8. In situ DRIFTS of NH3 adsorption on Ru/CuCe12 catalyst at different temperatures

圖8. Ru/CuCe12催化劑不同溫度NH3吸附的In situ DRIFTS

圖

圖8是催化劑Ru/CuCe12，在100℃、150℃、200℃、250℃不同溫度下的NH3吸附情況

隨著溫度的升高一個(gè)新峰生成，位于1110 cm?1，將其歸屬于NH3在Lewis acid sites上的化學(xué)吸附

1210 cm?1處的峰歸因于NH3的Lewis acid sites

1360 cm?1處的峰歸因于amide (?NH2)的擺動(dòng)，說(shuō)明氨分解過(guò)程中的中間產(chǎn)物有?NH2生成，同時(shí)提高反應(yīng)溫度，amide在減少，說(shuō)明提高反應(yīng)溫度可以促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，減少中間產(chǎn)物的生成

1402 cm?1歸因于單齒硝酸鹽，說(shuō)明在氨分解過(guò)程中有N吸附于催化劑表面的氧上，形成硝酸鹽；1463 cm?1處的峰歸因于NH3吸附的Br?nsted acid sites；1600 cm?1是NH3位于Lewis acid sites上化學(xué)吸附的非對(duì)稱(chēng)彎曲振動(dòng)

3152、3314 cm?1處的峰都屬于NH3中N-H的伸縮振動(dòng)

3654 cm?1處的峰歸因于O-H的伸縮振動(dòng)

說(shuō)明氨脫附的氫吸附在催化劑表面的氧上

由不同溫度的In situ DRIFTS

圖可以看出，隨著溫度升高，所有的峰強(qiáng)都在逐漸減小，表明隨著溫度的升高NH3分解率提高，Br?nsted acid sites、Lewis acid sites吸附了H+而逐步減少

Amide (?NH2)隨溫度升高而減少，說(shuō)明中間物種減少，氨分解的更徹底了，提高溫度有利于氨的分解

4. 結(jié)論

本文通過(guò)水熱法制備了一系列載體，通過(guò)浸漬法進(jìn)行Ru的負(fù)載，制備出了Ru/CuO和Ru/CuCex催化劑

通過(guò)比較不同摩爾比的Ce/Cu的催化劑的催化性能，并進(jìn)行了X射線衍射(XRD)、H2–程序升溫還原(TPR)、CO2–程序升溫脫附(TPD)、NH3–程序升溫脫附(TPD)和原位漫反射紅外傅里葉變換光譜(In Situ DRIFTS)進(jìn)行表征：1) 活性測(cè)試發(fā)現(xiàn)Ru/CuCe50在450℃以下表現(xiàn)出最高的氨分解活性；Ru/CuCe12在450℃以上表現(xiàn)出最高的氨分解活性，在600℃、常壓條件下，Ru/CuCe12氨分解轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到99%，高于其他樣品

2) 綜合各項(xiàng)表征結(jié)果表明Ce的摻雜可以改變Cu的結(jié)晶性；Ru/CuCe12催化劑的表面氧更易被還原，部分還原的CeO2?x可以提高對(duì)Ru的電子轉(zhuǎn)移，說(shuō)明Ce的加入能改變活性組分與載體之間的相互作用，而這是影響催化劑氨分解活性的主要因素；同時(shí)催化劑Ru/CuCe12在低溫下表現(xiàn)出更強(qiáng)的氨吸附能力也可能影響其高溫下的催化活性

堿性位點(diǎn)的數(shù)量不是影響氨分解活性的主要因素

3) 原位漫反射紅外傅里葉變換光譜結(jié)果表明，高溫可以促進(jìn)氨分解反應(yīng)，減少中間產(chǎn)物amide (?NH2)的生成；在反應(yīng)過(guò)程中氨脫附的氫很有可能吸附在催化劑表面的O上，形成OH；同時(shí)一些脫附完的N沒(méi)有形成N2脫離表面而是吸附在催化劑表面的O上形成硝酸鹽，而提高反應(yīng)溫度有利于硝酸鹽的減少，促進(jìn)N2的重組脫附

4) 綜合考慮催化劑活性組分與載體的相互作用和反應(yīng)溫度是影響氨分解催化劑活性的主要因素

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摘要: 氨分解制氫不含COx、SOx、NOx等有害物質(zhì)，是其他所有含碳資源制氫所不能比擬的。以水熱法制備CuO載體，并摻雜金屬元素Ce，通過(guò)浸漬法負(fù)載Ru，制備出Ru/CuCex催化劑。通過(guò)X射線衍射(XRD)、H2–程序升溫還原(TPR)、CO2–程序升溫脫附(TPD)、NH3–程序升溫脫附(TPD)和原位漫反射紅外傅里葉變換光譜(in Situ DRIFTS)進(jìn)行表征。結(jié)果表明，Ce與Cu的摩爾比為12在450℃以上顯示出更好的氨分解活性，在600℃時(shí)氨分解轉(zhuǎn)化率為99%。該催化劑活性高的歸因于部分還原的CeO2?x對(duì)Ru原子的供電子性能和催化劑低溫下的高吸附量。各項(xiàng)表征表明，堿性位點(diǎn)數(shù)量不是影響氨分解活性的主要因素，而是活性組分與載體之間的相互作用；提高反應(yīng)溫度可以促進(jìn)氨分解，減少中間產(chǎn)物amide (?NH2)的生成。

標(biāo)簽：氨分解,浸漬法,產(chǎn)氫,Ru/CuCex催化劑,

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