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1、CO在Pd上低压氧化催化动力学,洪勇波 彭泽飞,2,目录,课题剖析 催化机理 工程应用 研究进展,3,课题剖析,课题: CO在Pd上低压氧化催化动力学 关键词: 低压 催化动力学 CO Pd,4,课题剖析,什么是低压?工程应用上低压定义? 催化动力学宏观和微观上的表现?,5,课题剖析,CO分子轨道能级图? CO电子组态为 (1)2(2)2(3)2(4)2 (1)4(5)2(2)0,6,课题剖析,Pd的晶体结构? Pd面心立方晶胞,7,催化机理,Langmuir-Hinshelwood动力学模型 吸附-反应-解离,8,催化机理,吸附机理 化学吸附：CO作为配体，C原子给予电子给 中心金属原子，C
2、O吸附在Pd表面。 O2在阳离子极化力的作用下，游离 态氧原子吸附在催化剂表面。 物理吸附：相比于化学吸附，作用力太小， 忽略不计。,9,催化机理,吸附模型 Pd(100)吸附,10,催化机理,吸附模型 Pd(111)吸附,11,催化机理,T、H、B分别代表顶位、空位、桥位，BE为面结合能, E表示能级轨道能级差，Pdn表示原子簇，R表示键长，Q表示原子上的净电荷，M表示C-O键和C、O的重叠集居数,12,催化机理,面结合能：桥位空位顶位 Pd（111） Pd（100） E HOMO-LUMO ：只比较桥位 Pd（111） Pd（100） 吸附能力：桥位空位顶位 Pd（111） Pd（100）
3、,13,催化机理,反应和解离 处于吸附状态的CO和游离态的氧原子发生反应,生成CO2 并从催化剂表面解离下来. O2+2TiO*22TiO2-O (R1) 2CO+Pd*Pd-CO (R2) 2TiO2-O+Pd-COCO2+TiO*2+Pd* (R3) O2+2CO2CO2 (R4),14,催化机理,催化性能的影响因素 水 载体种类 贵金属含量 晶粒分散程度,15,催化机理,水的影响,Pd/TiO2催化剂水对CO转化率的影响,16,催化机理,载体种类的影响,17,催化机理,Pd含量的影响 以Pd呈小立方晶体型式存在于Al2O3上为例,18,催化机理,Pd含量的影响 以Pd呈小耐心立方晶体 型
4、式存在于Al2O3上为例,19,催化机理,晶体分散度的影响 以Pd呈小立方晶体型式存在于Al2O3上为例,20,催化剂的制备 以PdCl2为浸渍液，以CuCl2为助催化剂，即所谓的Wacker型催化剂。 制备方法：溶液浸渍法 该方法简单，浸渍试剂利用率高；但是浸渍不均，催化组分颗粒的直径大约在几十纳米到几百纳米之间，分布密度不够。,21,以微球活性炭为载体的钯-铜催化剂常温低压下氧化CO为例,22,23,根据反应式 可知，CO的氧化速度只与CO的浓度有关，氧气不参与反应，而H2O在CO氧化中起溶剂并参加络合物配位和供CO氧化所需氧的作用。,24,文献上的数据计算表明 在不同温度下，测定CO转化率与接触时间()的关系如图所示。 用幂级数方程r =kCOm O2n拟合实验数据, 用作图尝试法求得m=1,n=0。 结果与预测相同，证明了CO的氧化催化速度只与CO的浓度有关，而与空气中的氧无关。,25,工程应用,催化剂制备 浸渍法 水热法 沉积法 热固相合成法 金属有机配合物固载法,26,工程应用,汽车行业 石化中催化剂活化处理 煤碳行业 分子探针,27,研究进展,降低贵金属钯的含量 增强抗中毒能力 高湿条件下使用,
