【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ........................................................1 前言...............................................................................................................................2 ...........................................................................................................2 ............................................................................................................2 金屬基體...........................................................................................................2 ...........................................................................................................2 氧化鋁載體.......................................................................................................3 CeO2ZrO2 固溶體載體....................................................................................3 新型CeMgO載體.........................................................................................3 鋁酸鹽載體.......................................................................................................3 ...................................................................................................4 貴金屬...............................................................................................................4 非貴金屬.........................................................................................................5 前景展望.......................................................................................................................9 參考文獻(xiàn).....................................................................................................................11 致謝.............................................................................................................................12內(nèi)容摘要：研究甲烷催化燃燒催化劑的研究現(xiàn)狀，介紹近年來(lái)有關(guān)Pd，Pt，Rh，Au 等貴金屬和非貴金屬催化劑的催化性能方面的研究結(jié)果。主要從甲烷燃燒催化劑組成部分：活性組分、載體分別加以論述，分析各種載體的優(yōu)缺點(diǎn)，討論各種貴金屬和非貴金屬催化劑優(yōu)劣性。從而找出評(píng)價(jià)甲烷燃燒催化劑性能的關(guān)鍵因素。關(guān) 鍵 詞：甲烷催化劑貴金屬非貴金屬載體Abstract：The literature of methane catalytic bustion catalyst, introduces the recent research status on Pd, Pt, Rh, Au precious metals and nonnoble metal catalysts such as catalytic performance results is from methane bustion catalyst ponents: the active ponent, carrier are discussed respectively, analyzes the advantages and disadvantages of various vector to discuss all kinds of precious metals and nonnoble metal catalyst as to find out the bustion catalyst performance evaluation methane key words: Methane catalyst precious metals nonnoble metal carrier前言天然氣儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉、熱效應(yīng)高等優(yōu)點(diǎn)，是目前最清潔的能源之一。[1]甲烷是天然氣的主要成分，但甲烷是最穩(wěn)定的烴類(lèi)，通常很難活化或氧化，且甲烷催化燃燒工作溫度較高，燃燒反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量水蒸氣，同時(shí)天然氣中含少量硫。因此，甲烷催化燃燒催化劑必須具備較高的活性和較高的水熱穩(wěn)定性，以及一定的抗中毒能力。因此，研發(fā)具有低溫高活性、高溫?zé)岱€(wěn)定性、抗機(jī)械和熱沖擊能力強(qiáng)、抗中毒能力和再生能力良好、整個(gè)生命周期符合節(jié)能綠色環(huán)保要求的廉價(jià)催化劑材料以提高燃燒效率就顯得十分重要，也是今后研究的方向，以推動(dòng)甲烷催化燃燒的工業(yè)化進(jìn)程。催化燃燒具有高效、節(jié)能、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，是一種環(huán)境友好的能源利用方式。[2]與普通燃燒方式相比，催化燃燒具有較高的燃燒效率與能量利用率。甲烷燃燒的催化劑體系一般由活性組分、載體和基體組成。 陶瓷基體最常用的是堇青石(5SiO23Al2O3 2MgO)陶瓷材料，具有較好的熱穩(wěn)定性堇青石會(huì)變軟并且硅會(huì)擴(kuò)散到表面，使催化劑中毒失活。其它陶瓷材料有氧化鋁(常用的高溫陶瓷，強(qiáng)度高，耐熱沖擊，但1100℃左右會(huì)發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，比表面下降)、氧化鋯(使用溫度可高2210℃，但難和催化劑粘結(jié))、莫來(lái)石(3Al2O3 2SiO2 或2Al2O3 SiO2)、六鋁酸鹽等。這些材料的抗熱沖擊性能大多成問(wèn)題，影響了它們的應(yīng)用。 金屬基體金屬基體一般由卷起的波浪形金屬薄片構(gòu)成，材質(zhì)通常為鐵鉻鋁合金(FeCrAlloy)或鋁鉻鈷合金(Co2CrAlloy)等。與陶瓷基體相比，金屬基體具有機(jī)械強(qiáng)度高、起燃較快、耐熱沖擊等優(yōu)點(diǎn)，但熱膨脹系數(shù)較大，難與載體或催化劑涂層匹配。大多數(shù)基體的比表面都非常小，不適合負(fù)載金屬活性相，為了提高比表面，需要在基體壁上沉積一層高比表面載體涂層，該涂層的熱膨脹系數(shù)應(yīng)與基體相匹配。作為催化劑體系的主要組成部分，載體不僅作為活性金屬的支撐體，而且對(duì)活性金屬的分散、分布及催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性都有很大的影響。通過(guò)有目的地改變載體的組成可以修飾催化劑表面性質(zhì)，使活性金屬在載體上的幾何和電子學(xué)性能發(fā)生改變，從而改善催化劑的性能。[3]氧化鋁是最常用的高比表面載體。但氧化鋁在高溫環(huán)境下會(huì)轉(zhuǎn)變成熱力學(xué)上穩(wěn)定的α相，若有水蒸氣存在會(huì)加速相變過(guò)程，使比表面大量損失。研究表明在氧化鋁中添加堿金屬、堿土金屬及稀土元素時(shí)，其中BaO、La2OSiOLiO和K2O均可增加氧化鋁的熱穩(wěn)定性和比表面積。 CeO2 – ZrO2 固溶體載體近年來(lái)CeO2 – ZrO2 固溶體儲(chǔ)氧材料載體備受關(guān)注，CeO2 –ZrO2固溶體作為載體，不只分散活性組分，有較大的比表面積，還能增強(qiáng)催化劑的活性。研究表明，Pt/ 。但CeO2 – ZrO2 固溶體的高溫穩(wěn)定性差，不能在1000℃以上使用。固溶體有著特殊的氧化、還原性質(zhì)，被認(rèn)為是烴類(lèi)催化燃燒中的一種很有潛力的載體。[4] 新型CeMgO載體在甲烷燃燒催化劑中，具有抗燒結(jié)性能、高穩(wěn)定性的載體對(duì)催化劑具有顯著作用，因此通過(guò)納米水平的設(shè)計(jì)，提高這類(lèi)材料的應(yīng)用性能。CeMgO納米微粒還具有獨(dú)特的尺寸效應(yīng)和較好的抗燒結(jié)能力，它的載體的催化活性與其組成關(guān)系很大，隨Mg 含量的增加，CeMgO 載體上甲烷完全氧化活性逐漸增加。CeMgO 納米微粒形成的高比表面和高表面能，也有大量的晶格氧空位和較高的O2遷移能，使其表現(xiàn)出較好的氧性能。用于甲烷氧化的催化劑載體時(shí)顯示了較高的催化活性。而且該新型載體明顯提高了CeO2的還原性能及氧恢復(fù)性能，這些優(yōu)點(diǎn)使該新型載體具有一定的應(yīng)用價(jià)值。鋁酸鹽載體在高溫下具有較好的熱穩(wěn)定性和較大的比表面積，在高溫催化反應(yīng)中具有優(yōu)良的抗燒結(jié)和抗熱振蕩能力，有利于維持材料的較高比表面積和高溫穩(wěn)定性，被認(rèn)為是最具有前景的高溫催化材料。載體的作用是使催化劑擁有大的比表面積，并擔(dān)載催化活性材料，因此要想得到好的催化效果，載體的選擇和活性材料的擔(dān)載方法也很重要。但是，往往載體和催化活性材料之間會(huì)發(fā)生強(qiáng)相互作用，