CuO/Ce1-xSnxO2觸媒於富氫中CO的選擇性氧化反應研究

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研究生：	黃振瑋 Huang-Zhen Wei
論文名稱：	CuO/Ce1-xSnxO2觸媒於富氫中CO的選擇性氧化反應研究
指導教授：	廖炳傑 Biing-jye Liaw 陳吟足 Yin-Zu Chen
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 化學工程與材料工程學系 Department of Chemical & Materials Engineering
畢業學年度：	93
語文別：	中文
論文頁數：	95
中文關鍵詞：	富氫中CO的選擇性氧化反應
外文關鍵詞：	Ce1-xSnxO2, CuO
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本研究以具有釋氧/儲氧redox特性的Ce1-xSnxO2氧化物為擔體，利用含浸法製備CuO/Ce1-xSnxO2觸媒，探討觸媒於富氫中CO選擇性氧化反應特性。 XRD、TPR證實，適量的SnO2(x=0.1~0.2)可固溶入CeO2，造成CeO2結構扭曲、鬆動，增強Ce1-xSnxO2的redox特性，x≥0.3時部分的SnO2則無法完全固溶入CeO2而有分離相形成。脈衝式CO吸附實驗與XPS證實，於CeO2中引入SnO2可促進觸媒產生更多的活性中心Cu+。少量SnO2的引入，確實有助CuO/Ce1-xSnxO2觸媒於CO選擇性氧化反應之活性，擔體中以Ce0.9Sn0.1O2有最佳表現，7%CuO/Ce1-xSnxO2觸媒於轉化率達100%所需溫度(T100)比7%CuO/CeO2之T100降低15℃。CuO負載量為3%即接近最佳活性，脈衝式CO吸附證實，7%CuO/Ce1-xSnxO2觸媒有最大CO吸附量，有最多活性中心Cu+，有最佳活性。選擇性方面，7%CuO/Ce1-xSnxO2小於100℃前，都可維持100%的選擇率，是一個具有極高選擇率的觸媒。CO2及H2O雖會降低7% CuO/Ce0.9Sn0.1O2觸媒活性，但觸媒仍能維持高選擇性，且有不錯的穩定性，經過200小時反應後，觸媒仍能保持接近初始的轉化率與選擇率。7%CuO/Ce0.9Sn0.1O2活性雖然不及3%Au/CeO2，但有較佳選擇率。7%CuO/Ce0.9Sn0.1O2觸媒與5%Pt/Al2O3觸媒之活性相當，但選擇率則遠優於5%Pt/Al2O3觸媒，具有取代5%Pt/Al2O3的潛力。

第一章 緒 論 1
第二章 文獻回顧 3
2-1 CO選擇性氧化觸媒 3
2-1-1 Pt觸媒 3
2-1-2 Rh觸媒 5
2-1-3 Au觸媒 6
2-1-4 CuO觸媒 8
2-2 CeO2，Ce1-xMexO2共氧化物 9
2-2-1 CeO2，Ce1-xZrxO2的結構特性與氧化還原特性 9
2-2-2 Ce1-xSnxO2擔體特性 12
2-2-3 其他Ce1-xMexO2   13
2-3 CO於CuO/CeO2(CuO-CeO2)及CuO/Ce1-xZrxO2觸媒之氧化反應機制 14
2-3-1 CuO-CeO2觸媒的特性 14
2-3-2 CuO/Ce1-xZrxO2觸媒之特性 17
第三章 實驗方法與設備 20
3-1 Ce1-xSnxO2擔體之製備 20
3-2 觸媒製備 20
3-3 氫-程溫還原 (H2-TPR) 21
3-4 脈衝式CO吸附 23
3-5 全表面積及孔徑量測 23
3-6 X-射線繞射分析(XRD) 25
3-7 X-射線光電子光譜(XPS) 25
3-8 元素組成分析(ICP) 26
3-9 CuO/Ce1-xSnxO2於富氫下CO選擇性氧化反應研究 27
3-10 CO2與H2O影響實驗 28
3-11 轉化率與選擇率之計算 28
3-12 使用藥品 31
第四章 結果與討論 32
4-1 CeO2、Ce1-xSnxO2擔體之製備與鑑定 32
4-1-1 ICP元素組成分析 32
4-1-2 BET表面積測量 33
4-1-3 XRD結構分析 34
4-2 擔體與觸媒表面性質分析 37
4-2-1 氫程溫還原(TPR) 37
4-2-2 脈衝式CO吸附 39
4-2-3 觸媒XPS表面分析 43
4-3 富氫中的CO選擇性氧化反應 49
4-3-1 不同擔體與不同比例Ce1-xSnxO2共氧化物擔體之影響 49
4-3-2 不同CuO負載量的影響 56
4-3-3 改變 F/W對7%CuO/Ce0.9Sn0.1O2之影響 49
4-3-4 CO2與H2O 對反應之影響 62
4-3-5 200小時反應穩定性測試 70
4-3-6 CuO/Ce0.9Sn0.1O2與貴金屬觸媒之比較 70
第五章 結 論 75
總結 77
參考文獻 78

                                

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