一氧化碳低温催化氧化
co低温变换催化剂
co低温变换催化剂
CO低温变换催化剂是一种用于将一氧化碳（CO）转化为二氧化碳（CO2）的化学催化剂。
这种催化剂通常在低温条件下工作，通常在150-300摄氏度范围内。
CO低温变换催化剂被广泛应用于工业领域，特别是在石油化工、化学制品生产和环境保护等领域。
CO低温变换催化剂通常是由过渡金属氧化物或其复合物组成的。
常见的催化剂材料包括铜、镍、钴等。
这些催化剂材料具有高度的活性和选择性，可以有效地将CO氧化为CO2。
CO低温变换催化剂的工作原理是通过吸附、解离和重新组合分子中的化学键来实现CO到CO2的转化。
首先，CO分子被吸附到催化剂表面上的活性位点上，然后发生解离，生成活性的碳和氧原子。
最后，碳和氧原子重新组合，形成CO2分子。
CO低温变换催化剂的性能受多种因素影响，包括催化剂的组成、结构、表面积和反应条件等。
通过调控这些因素，可以优化催化剂的活性和选择性，提高CO低温变换的效率。
总结起来，CO低温变换催化剂是一种用于将CO转化为CO2的催化剂，常用于工业领域。
它的工作原理是通过吸附、解离和重新组合化
学键来实现CO到CO2的转化。
催化剂的性能受多种因素的影响，可以通过优化催化剂的组成和结构等来提高催化效率。
铜基一氧化碳低温变换催化剂的研究进展
为在 ｃ ．ｎ ｌ ｕＺ． 系低变催 化剂 中添加 不同 的助 剂 Ａ
可以提高催化剂某一方面 的性能 ， Ｉ Ｉ 公司在其产 ｃ 品中添加锰 以获得催化剂最佳活性及热稳定性 。 用 Ｂ０ 促进 Ａ２３ ２３ ｌ 载体 ， ０ 以及单独用 ｃ 促 进载 ｏ 体， 以提高 Ｃ Ｏ转化率。壳牌公 司及英 国 Ｄ Ｓ Ｎ ＹＯ 耐火材料公 司在低变 中引入 （ 或 ｃｏ 来改 ） ３ ｅ２ 善低变催化剂耐氯性能 ， 但未见在工业上应用 的
Ｈ ＫＡ 型 催 化 剂 其 组 成 为 ＣＯ ５ ．％ 、 ｎ Ｔ－ ｕ ５４ ＺＯ
１．％ 、ｒ ３１．％ 、 １ ３ ３２ 。 四金 属 氧 化 １６ Ｃ２ ４ ８ Ａ２ ．％ ｏ ０２
物组成的低变催化剂物化性能与三金属氧化物组
成的低变催化剂相 比， 具有较好 的耐硫性能 ， 由 但
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２０ 年 ２ ０６ 月 第 ２ 卷第 １ ９ 期
Ｓ ａｅ Ｎｉ ｏ ｅ ｏ ｓ Ｆ ｒ ｌ ｅ ｃ ｌ ｔ ｇ ｎ ｕ ｅ ｔｉ ｒ ｒ ｉｚ
土 磊 他
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铜 基 一 氧化 碳低 温 变换 催 化 剂 的研 究进 展
铜的晶粒度和分散度决定 ， 分 中的 Ａ２３ 组 ｌ）为催 （
化剂提供了高的机械强度和热稳 定性 ， ＺＯ的 而 ｎ
加入是为了提高催化 剂的抗硫 、 氯和抗硅等毒 抗 低温变换催化剂是 由金属氧化物组成， 根据 其发展过程可分为双金属氧化物 、 三金属氧化物 以及四金属 氧化物…。１６ ９３年美 国 Ｕ Ｉ 司研 Ｃ公 制成功了 Ｃ ８１ １． 型双金属低温变换催化剂 ， 组成 为 Ｃ Ｏ３ ％、ｎ ７ ｕ ３ ＺＯ６ ％。美国盖法勒化学公 司生 产的组成为 Ｃ Ｏ ＺＯ＝ｌ ｌ ０６Ｂ型低温变换 ｕ ：ｎ ：的 ６
co炉低温催化
co炉低温催化
CO炉低温催化是一种提高能源利用效率和降低环境污染的重要技术。
通过使用适当的催化剂，可以将一氧化碳（CO）这种有害的气体转化为二氧化碳（CO2），从而有效地减少CO的排放量。
在CO炉低温催化过程中，选择合适的催化剂是非常关键的。
常用的催化剂包括过渡金属氧化物、贵金属、稀土金属等。
这些催化剂具有较高的活性和选择性，能够在较低的温度下催化CO的氧化反应，提高反应速率并降低能源消耗。
此外，在CO炉低温催化过程中，还需要考虑催化剂的载体选择。
载体不仅可以提供高比表面积，增加催化反应发生的活性位点，还可以提高催化剂的稳定性和抗中毒能力。
目前，常用的载体材料有氧化铝、硅胶、碳纳米管等。
在实际应用中，CO炉低温催化可以用于多个领域。
例如，汽车尾气治理是降低城市空气污染的重要手段之一。
通过在汽车排气管中添加适当的催化剂，可以将有害的CO氧化为无害的CO2，从而减少尾气中有害气体的排放量。
另外，CO炉低温催化还可以应用于工业生产中的煤气净化和炼化过程中。
通过在煤气净化系统中引入低温催化反应器，可以将煤气中的CO转化为CO2，从而净化煤气，提高煤气质量。
在炼化过程中，CO 炉低温催化可以用于CO去除和CO2回收等环节，提高能源利用效率。
总之，CO炉低温催化技术是一种在能源利用和环境保护方面具有重要意义的技术。
通过选择合适的催化剂和载体，可以实现CO的高效转化，减少有害气体的排放。
随着科技的进步和催化剂的不断优化，CO炉低温催化技术将在更多领域发挥重要作用，为人类创造更清洁、可持续的生活环境。
一氧化碳催化氧化
M : 金属表面空位 MCO 和MO: 吸附CO 和吸附O M v: 表面下层金属空位 M vO: 表面下层被氧占据的M v 位)
很慢
催化机理
非贵金属的催化机理： 氧负离子过量即金属离子缺位型的p 型氧化物
少量氧负离子缺位即金属离子过量型n 型氧化物.
一氧化碳转化触媒的应用
❖ 汽车尾气净化器 ❖ CO 2 激光器中气体的纯化 ❖ CO 气体探测器材料 ❖ 呼吸用气体净化装置 1. 过滤式自救器式，用于煤矿井下发生火灾 2. 瓦斯爆炸时防止一氧化碳中毒的个人呼吸保护装置（先过
条件缓和的常温常压常湿等举例低温一氧化碳转化触媒co催化氧化co催化氧化自从20世纪30年代研究人员首次发现过渡族金属氧化物对co氧化反应有促进作用以来许多学者对该反应的研究产生了浓厚的兴趣进入七十年代以后该反应在基础研究方面取得了重要的进展现已发展出多种co氧化反应的催化剂如贵金属催化剂非贵金属催化剂分子筛及合金催化剂等co催化氧化分子筛及合金催化剂的主要成分是贵金属与非贵金属co催化氧化贵金属催化剂非贵金属催化剂cocu的氧化物为主对预处理和制备方法要求很高常常会对催化活性有很大的影响
出于经济的考虑,人们一直 在努力用非贵金属代替贵金 属作为低温CO 氧化反应的 催化剂。
分子筛以其独特的结构特点 ,较好的热稳定性以及抗水、铅、硫化 物中毒能力,并同时具有纳米材料的特征而广泛地应用于多相催化 及催化剂载体。在分子筛的孔道中组装纳米金属粒子显示出了良 好的CO 催化活性
催化机理
贵金属的催化机理： 就是催化剂表面吸附氧原子O 与气相CO分子反应.
❖ 煤炉，烧炭
一氧化碳低温变换
一氧化碳的低温变换CO变换的工艺流程主要由原料气组成来决定的，同时还与催化剂、变换反应器的结构，以及气体的净化要求有关。
目前低温变换主要是串接在中温变换催化剂后作为一氧化碳深度变换的。
而入口一氧化碳含量5%-8% , 最高使用温度不超过300℃。
中变串低变流程一般采用两种方法，一是中变炉外加低变炉, 另一种为变换炉中一二层用中变触媒, 三层使用低温触媒。
两种方法都使系统出口一氧化碳含量降至1%左右, 起到稳定生产、增产节能之效果。
1.中（高）变-底变串联流程采用此流程一般与甲烷化脱除少量碳氧化物相配合。
这类流程先通过中（高）温变换将大量CO变换达到3%左右后，再用低温变换使一氧化碳含量降低到0.3%-0.5%，。
为了进一步降低出口气中CO含量，也有在低变后面串联一个低变的流程。
当CO含量较高时，变换气一般选择在炉外串低变；而一氧化碳含量较低时，可选择在炉内串低变。
中串低流程中要主要两个问题，一是要提高低变催化剂的抗毒性，防止低变催化剂过早失活；二是要注意中变催化剂的过度还原，因为与单一的中变流程相比，中串低特别是中低低流程的反应汽气比下降，中变催化剂容易过度还原，引起催化剂失活、阻力增大及使用寿命缩短。
2.全低变流程中（高）变-低变串联流程操作繁琐，设备增加，特别是特殊材料阀门的选用给管理带来了许多不便。
使用全低变变换催化剂代替原Fe-Cr系中变催化剂，在低温下完成变换即可克服以上两种工艺的缺点，又能达到理想的目的。
全低变工艺采用宽温区的钴钼系耐硫变换催化剂，主要有下列优点。
（1）催化剂的起始活性温度低，变换炉入口温度及床层热点温度低于中变炉入口及热点温度100-200℃。
这样，就降低了床层阻力，缩小了气体体积约20%，从而提高了变换炉的生产能力。
（2）变换系统处于较低的温度范围内操作，在满足出口变换气中CO含量的前提下，可以降低入炉蒸汽量，使全低变流程的蒸汽消耗降低。
使用全低变变换催化剂代替原。
低温等离子体协同催化剂催化氧化一氧化碳的研究
摘 要 ： 计 了 低 温 等 离 子 体 （ ＴＰ 和 Ｈｏ ｃｌｅ 合 体 系 ， 高 Ｈｏ ｃｌｅ的稳 定 性 ， 察 其 Ｃ 的 催 化 氧 化 性 设 Ｎ ） ｐａｉ 耦 ｔ 提 ｐａｉ ｔ 考 Ｏ 能 。研 究 表 明将 Ｈｏ ｃｌｅ ＮＴＰ的集 成 ， 低 浓 度 Ｃ 催 化 氧 化 方 面 显 示 了增 强 效 应 。耦 合 体 系 中 Ｃ 转 ｐａｉ 与 ｔ 在 Ｏ Ｏ 化 率 比单 独 催 化 剂 体 系 以及 单 独 的 等 离 子 体 体 系 有 较 大 幅度 提 高 ， 催 化 剂 的 稳 定 性 也 得 到 增 强 。考 察 了 且 Ｃ Ｏ初 始 浓 度 、 积 空 速 、 蒸 气 浓 度 对 耦 合 体 系 中 Ｃ 体 水 Ｏ催 化 氧 化 性 能 的影 响 。 结 果 表 明 ， 较 低 的 能 量 密 度 在 （Ｅ Ｓ Ｄ＝ ７ ／ ） ， Ｏ 转 化 率 随 着 Ｃ 初 始 浓 度 、 积 空 速 、 蒸 气 浓 度 的增 大 而 降 低 ； 较 高 能 量 密 度 （Ｅ １ＪＬ 下 Ｃ Ｏ 体 水 在 ＳＤ
直接 导致 人 窒息 死 亡 的 有 害 气体 ， 与 血 红蛋 白 可 结合 ， 弱血 红蛋 白的输 氧能力 ， 害人 的 中枢神 削 损 经 系统 。 目前 已经 发展 出多种具 有 净 化 Ｃ 能力 Ｏ 的催 化剂 ， 按 照种 类 可 分成 贵金 属 （ 、 ｔ Ｐ 其 Ａｕ Ｐ 、 ｄ
下 容易 失效 ＿ 。 ８ ］
智能 电 量测 量 仪 ， 州 远 方 公 司 ； １ ０空 气 压 杭 ＫＳ ０
一氧化碳低温催化氧化
2
are inside the supportin the CO catalytic oxidation
deposition2precipitation , DP
The active species exist on the supports in many forms , but acidic oxides cannot become the AuΠCeO22Co3O4
下面将从催化剂及其制备机理和环境气氛影响等方面总结co低温催化氧化反应多年来的研究进展co氧化催化剂的制备近年来随着科学技术手段的不断发展涌现出了一系列新的催化剂制备技术这些新的制备技术在制备高分散度高均匀度的负载型金属和金属氧化物催化剂方面显示出了优越性一定程度上推动co低温氧化催化剂的研制
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化 学 进 展
第 20 卷
一氧化碳 (CO) 氧化既是催化研究中常用的模 型反应 ,又是具有重要实际意义的反应过程 。CO 低 温催化氧化是最直接 、简单 、廉价而有效的消除 CO 的方法和手段 ,因此它在实际生活中的应用十分广 泛 。例如 CO2 激光器中气体纯化 、CO 气体探测器 、 防毒面具 、烟草降害 、汽车尾气净化 、燃料电池以及 封闭体系 (飞机 、潜艇和宇宙飞船等) 中微量 CO 的 消除等 ,尤其是它在燃料电池研发领域中的应用近 年来倍受人们关注 。
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activity can be improved by appropriate pretreatments
coprecipitation , CP
High activity (under room temperature) , high loading of active species , but some of them AuΠFe2O3
实验十二一氧化碳中温—低温串联变换反应实验
实验十二 一氧化碳中温—低温串联变换反应实验一．实验目的一氧化碳变换反应是石油化工与合成氨生产中的重要过程，现代大型合成氨装置中一氧化碳的转化与净化采用中温—低温串联变换加甲烷化工艺。
本实验模拟中温—低温串联变换反应过程，不仅具有工艺类专业实验的典型特点，而且体现了本专业生产领域内的先进技术。
通过用直流流动法同时测定铜基与铁基催化剂的相对活性，并通过讨论与思考，要求达到：1．复习多相催化反应有关知识，初步接触工艺设计思想。
2．掌握气固相催化反应动力学实验研究方法及催化剂活性的评比方法。
3．获得两种催化剂上变换反应的速率常数k T 与活化能E 。
二．实验原理一氧化碳变换反应为CO+H 2O==CO 2+H 2反应必须在催化剂存在的条件下进行。
中温变换采用铁基催化剂，反应温度为350~500℃，低温变换采用铜基催化剂，反应温度为220~320℃。
设反应前气体混合物中各个组分干基摩尔分率为d CO y ,0、d CO y ,02、d H y ,02、d N y ,02；初始汽化比为R 0；反应后气体混合物中各组分干基摩尔分率为d CO y ,、d CO y ,2、d H y ,2、dN y ,2，一氧化碳的变换率为 )1()1(,0,0,,,0,,0,222d CO d CO d CO d CO d CO d CO d CO d CO y y y y y y y y --=+-=α （1）根据研究，铁基催化剂上一氧化碳中温变换反应本征动力学方程可表示为： )1(2222125.01OH CO P H CO CO CO T CO CO p p K p p p p k dW dN dW dN r -==-=-)(,)()1(15.0121h g mol p f k p p k i T CO CO T ∙=-=-β （2）铜基催化剂上一氧化碳低温变换反应本征动力学方程可表示为： )(,)()1(22.05.02.0222222hg mol p f k p p p p k r i T H CO O H CO T ∙=-=--β （3） 式中：r i ——反应速率，)(h g m ol ∙；i T k ——反应速率常数，)(hg m ol ∙； CO N 、2CO N ——一氧化碳、二氧化碳的摩尔流量，)(h g m ol ∙； W ——催化剂量（g ）;p i ——各组分的分压；K p ——以分压表示的平衡常数 )]218.2100604.1106218.0ln 3026.21102.02185(3026.2exp[273-⨯-⨯+-⨯=--T T T T K P （4） T ——反应温度，（K ）。
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the quantity of the proton on the support ; The irreversible deactivation takes place easily
ion exchange
Applicable to the catalysts supported on the molecular sieves ; The loading ratio of this PdΠY
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method to that of CP is only 1Π20 ; The catalyst particle can be controlled through limiting
Abstract The catalytic oxidation of carbon monoxide (CO) at low temperature has attracted considerable attention because of its wide applications in exhaust abatement for CO2 lasers , trace CO removal in enclosed atmospheres , automotive emission control , and CO preferential oxidation ( PROX) for proton exchange membrane fuel cells ( PEMFC) . Progress in low2temperature catalytic oxidation of CO is summarized. Catalysts and their preparation methods , reaction mechanisms of CO oxidation and the effects of different coexisted atmospheres on the catalytic performance of the catalysts are reviewed. The preparation methods include impregnation , coprecipitation , deposition2precipitation , sol2gel , ion exchange , chemical vapor deposition , electrochemistry deposition , inert gases condensation , solvated metal atom impregnation and so on. The catalysts for low2temperature CO oxidation consist of noble metal catalysts , non2noble metal catalysts , catalysts supported on molecular sieves and alloy catalysts. The mechanisms of low2temperature CO oxidation are reported by many researchers , and various hypothesisses are put forward on different catalysts. The effects of H2O , CO2 , H2 and many other coreactants on the performance of low2temperature CO oxidation are expatiated on. The prospects for this field are brought forward.
摘 要 一氧化碳 (CO) 催化氧化反应因在实际生活中应用广泛而受到人们普遍关注 ,如激光器中微 量 CO 的消除 、封闭体系中 CO 的消除 、汽车尾气净化以及质子交换膜燃料电池中少量 CO 的消除等 。本文总 结了近年来 CO 低温催化氧化研究进展 ,包括催化剂及其制备方法 、CO 氧化反应机理以及不同环境气氛对 催化剂 CO 低温氧化性能的影响 。催化剂的制备方法主要包括传统浸渍法 、共沉淀法 、沉积2沉淀法 、溶胶2凝 胶法 、离子交换法 、化学气相沉积法 、溶剂化金属原子浸渍法等 。催化剂可分为贵金属催化剂 、非贵金属催化 剂 、以分子筛为载体的催化剂和合金催化剂等 。CO 氧化反应机理方面的相关报道较多 ,人们针对不同催化 剂体系提出了各种假设 。不同环境气氛对催化剂 CO 低温氧化性能的影响主要分为 H2O 、CO2 、H2 和其他气 氛等 4 部分进行描述 。最后对该领域的发展前景进行了展望 。
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are inside the supports , which can not take part in the CO catalytic oxidation
deposition2precipitation , DP
The active species exist on the supports in many forms , but acidic oxides cannot become the AuΠCeO22Co3O4
目前 CO 低温催化氧化研究领域的前沿主要集 中在以下几个方面 :优化催化剂的制备方法 ,提高已 有催化剂的性能 ,深入研究催化剂的作用机理和设 计可工业应用的催化剂 。经过多年的研究 ,已涌现 出大量的具有优良 CO 低温氧化性能的催化剂 ,同 时也一定程度上拓展了催化剂的制备方法 。催化剂 的制备方法主要包括传统浸渍法 、共沉淀法 、沉积2 沉淀法 、溶胶2凝胶法 、离子交换法 、化学气相沉积 法 、溶剂化金属原子浸渍法等 。催化剂可分为贵金 属催化剂 、非贵金属催化剂 、以分子筛为载体的催化 剂以及合金催化剂等 。CO 低温氧化反应机理方面 的相关报道虽然较多 ,但由于不同催化剂体系的作 用机理可能不同 ,同时又缺少可靠的动力学数据 ,到 目前为止 CO 氧化反应机理尚无定论 。但人们针对 不同催化剂体系提出了各种假设 ,为 CO 催化氧化
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化 学 进 展
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一氧化碳 (CO) 氧化既是催化研究中常用的模 型反应 ,又是具有重要实际意义的反应过程 。CO 低 温催化氧化是最直接 、简单 、廉价而有效的消除 CO 的方法和手段 ,因此它在实际生活中的应用十分广 泛 。例如 CO2 激光器中气体纯化 、CO 气体探测器 、 防毒面具 、烟草降害 、汽车尾气净化 、燃料电池以及 封闭体系 (飞机 、潜艇和宇宙飞船等) 中微量 CO 的 消除等 ,尤其是它在燃料电池研发领域中的应用近 年来倍受人们关注 。
Key words CO oxidation ; PROX ; low2temperature ; catalysts ; mechanisms
收稿 : 2008 年 1 月 , 收修改稿 : 2008 年 3 ) 和山西省自然科学基金项目 (No. 2007011037) 资助 3 3 通讯联系人 e2mail :iccjgw @sxicc. ac. cn
关键词 CO 氧化 PROX 低温 催化剂 机理 中图分类号 : O643 文献标识码 : A 文章编号 : 10052281X(2008) 1021453212
Lo w2Temperature Catalytic Oxidation of Carbon Monoxide
Liang Feixue1 ,2 Zhu Huaqing1 Qin Zhangfeng1 Wang Guof u1 Wang Jianguo1 3 3 (1. State Key Laboratory of Coal Conversion , Institute of Coal Chemistry , Chinese Academy of Sciences , Taiyuan 030001 , China ; 2. Graduate School of Chinese Academy of Sciences , Beijing 100049 , China)
反应的理论研究积累了大量的宝贵经验和珍贵信 息 。涉及 CO 低温催化氧化反应的工业应用也取得 了很大的进展 。下面将从催化剂及其制备 、机理和 环境气氛影响等方面总结 CO 低温催化氧化反应多 年来的研究进展 。
1 CO 氧化催化剂的制备
近年来 ,随着科学技术手段的不断发展 ,涌现出 了一系列新的催化剂制备技术 ,这些新的制备技术 在制备高分散度 、高均匀度的负载型金属和金属氧 化物催化剂方面显示出了优越性 ,一定程度上推动 了 CO 低温氧化催化剂的研制 。到目前为止 ,除了 传 统 的 浸 渍 法 ( impregnation , IM ) 、共 沉 淀 法 ( coprecipitation , CP ) 、沉 积2沉 淀 法 ( deposition2 precipitation , DP) 、溶胶2凝胶法 (sol2gel) 以及离子交 换 法 ( ion exchange ) 外 , 还 有 化 学 气 相 沉 积 法 (chemical vapor deposition , CVD ) 、电 化 学 沉 积 法 (electrochemistry deposition) 、惰性气体浓缩法 (inert gases condensation , IGC) 和溶剂化金属原子浸渍法 (solvated metal atom impregnation , SMAI) 等 。现将各 种制备方法及其特点总结于表 1 。
characteristics
example
ref .
impregnation , IM
Simplest preparation method , broad loading range of active species and big granularity ; The PdΠCeO22TiO2
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