專業(yè)：班級:專業(yè)：班級:學(xué)號:姓名:日期:2010級《專外與文獻(xiàn)檢索》課程考查化學(xué)工程與工藝工藝3班20100380321冶夢娟2012年06月

2011-2012學(xué)年第二學(xué)期《專外與文獻(xiàn)檢索》課程考查成績細(xì)則成績組成及比重具體項目及分?jǐn)?shù)得分論文（80%）基本格式（5）摘要（10）關(guān)鍵詞（5）前言、正文、結(jié)論（35）文中是否按順序標(biāo)明文獻(xiàn)出處（10）參考文獻(xiàn)的編排格式（10）中央文文獻(xiàn)數(shù)量（5）摘要原文及翻譯（20）合計（100）作業(yè)（10%）出勤（10%）成績： 《專外與文獻(xiàn)檢索》課程考查課題名稱中文低溫條件下的一氧化碳催化氧化（2分）英文Lowtemperaturecatalyticoxidationofcarbonmonoxide英文一.課題簡介（4分）低溫CO催化氧化過程在消除環(huán)境污染、凈化空氣、封閉內(nèi)循環(huán)式CO 2激光器、CO氣體傳感器、CO防毒面罩以及密閉系統(tǒng)內(nèi)CO的消除等方面都具有較高的實用價值。低溫條件下的一氧化碳催化氧化既能使CO被有效地消除，還能在其他方面有較高的使用價值。中文檢索詞及基本檢索策略 （列出檢索字段及邏輯運(yùn)算關(guān)系）（3分）發(fā)表年限：2005-06-13到2012-6-13主題：“一氧化碳” 并含關(guān)鍵詞：“低溫”并含主題“氧化”英文檢索詞及基本檢索策略 （列出檢索字段及邏輯運(yùn)算關(guān)系）（3分）發(fā)表年限：2005-06-13至U2012-6-13主題“Lowtemperature”and主題carbonmonoxide”andcatalyticoxidation ”所用電子資源名稱及最終檢出結(jié)果數(shù) （3分）檢出結(jié)果數(shù)9檢出結(jié)果數(shù)91039中國知識網(wǎng)WebofScienceSpringerlinkElsevierscienee低溫條件下的一氧化碳催化氧化化工與能源學(xué)院 化學(xué)工程與工藝3班20100380321冶夢娟摘要：一氧化碳催化氧化因為近些年來在實際生活中得到廣泛的利用，因而受到人們很大的關(guān)注，人們通過不同方面（比如說反應(yīng)條件、催化劑類型、反應(yīng)機(jī)理、影響條件、應(yīng)用等等方面）來研究一氧化碳催化氧化反應(yīng)。本文主要論述了一氧化碳在低溫條件下催化氧化用的不同的催化劑對反應(yīng)的影響，和影響催化劑活性的因素，以及一氧化碳催化氧化的應(yīng)用，給我們的日常生活帶來的方便。關(guān)鍵詞：一氧化碳 低溫催化劑應(yīng)用前言：眾所周知，CO是有毒氣體，一氧化碳進(jìn)入人體之后會和血液中的血紅蛋白結(jié)合，進(jìn)而使血紅蛋白不能與氧氣結(jié)合， 從而引起機(jī)體組織出現(xiàn)缺氧， 導(dǎo)致人體窒息死亡。所以除去CO在實際生活中是非常有使用價值和研究意義的， 而在低溫下的一氧化碳催化氧化的技術(shù)也越來越廣泛，所以，低溫條件下的一氧化碳催化氧化既能使 CO被有效地消除，還能在其他方面有較高的使用價值。但是不同催化劑的制備方法各有各的缺點和優(yōu)點， 在選擇合適的催化劑制備方法的時候需要綜合考慮。 本篇文章列出了一些催化劑的制備方法， 并且根據(jù)一氧化碳催化氧化的意義，而對此催化反應(yīng)展望了今后的發(fā)展。該反應(yīng)的催化劑有許多中類型， 有貴金屬型和非貴金屬型之分， 貴金屬型催化劑是最有效的CO氐溫氧化催化劑，然而貴金屬催化劑在低溫活性、抗中毒能力和抗水性能等方面具有優(yōu)于其它催化劑的特性，然而貴金屬資源稀少，價格昂貴，其應(yīng)用受到限制，這里主要介紹應(yīng)用比較廣泛的Pt、Pd催化劑和銅系列催化劑。非貴金屬催化劑主要介紹 Co3O4催化劑、CuO/CeO2催化劑、Hopcalite 催化劑。催化劑因為它的低成本和高效率而得到廣泛利用 ［1］。CO氧化催化劑的制備近年來，隨著科學(xué)技術(shù)手段的不斷發(fā)展，涌現(xiàn)出了一系列新的催化劑制備技術(shù) ，這些新的制備技術(shù)，在制備高分散度、高均勻度的負(fù)載型金屬和金屬氧化物催化劑方面顯示出了優(yōu)越性,一定程度上推動了CO低溫氧化催化劑的研制。到目前為止 ，除了傳統(tǒng)的浸漬（IM）、共沉淀法（CP）、沉積-沉淀法（DP）、溶膠-凝膠法（sol-gel） 以及離子交換法（ionexchange）外，還有化學(xué)氣相沉積法（CVD）、電化學(xué)沉積法（electrochemistry deposition）、惰性氣體濃縮法（IGC）和溶劑化金屬原子浸漬法（SMAI）等［2］。CO氧化催化劑自1932年McKinney首次報道了過渡金屬氧化物對CO氧化反應(yīng)有促進(jìn)作用之后，許多學(xué)者對CO氧化反應(yīng)產(chǎn)生了濃厚的興趣，已開發(fā)出許多不同類型的CO氧化催化劑，包括貴金屬催化劑，非貴金屬催化劑，分子篩催化劑以及合金催化劑等。1貴金屬催化劑2.1.1Pt、Pd催化劑早期Schryer等和Sheintuch等分別將Pt、Pd負(fù)載在SnO上,制備了一系列PtPSnQ和PdPSnO催化劑，發(fā)現(xiàn)由于Pt、Pd的分散度較高以及載體上 COQ的溢流作用，TOC\o"1-5"\h\z其催化活性明顯高于金屬 Pt和Pd。但這類簡單負(fù)載貴金屬催化劑需在較高的溫度 （＞200C）下才具有理想的催化 CO氧化活性，且Pt、Pd價格較高，儲量有限，因此有必要通過添加少量過渡金屬或稀土金屬來降低貴金屬含量 ，并提高催化劑活性。Thormhlen等發(fā)現(xiàn)在Pt/Al2Q中添加一定量Co（X助劑可明顯提高催化劑的活性和穩(wěn)定性 ，在-73C時，預(yù)氧化的Pt/CoOx/AI2O3即具有極高的CO氧化活性。當(dāng)然，以Pt、Pd貴金屬為基礎(chǔ)的負(fù)載催化劑存在諸多問題，如化劑使用壽命短、抗水性能差 ，并且易被硫化物及鹵化物毒化等 [3]。2.1.2銅系低溫變換催化劑目前，工業(yè)化的CuO/ZnO/Al2^低溫變換催化劑比較多，如B208低溫變換催化劑適用于天然氣、焦?fàn)t氣、煉廠氣、石腦油、煤、油田氣等不同原料的制氫、制氨工藝低含量 CO的變換反應(yīng)。銅系低溫變換催化劑也從最初的 CuO/ZnO/Cr2Q發(fā)展為完全被CuO/ZnO/Al2^所取代，該催化劑在合成氨的水煤氣二段變換工藝中使用。 丹麥TOPSE公司早在1984年就開發(fā)出不含鐵的銅基高溫變換催化劑 ，該催化劑能在200-300C和低汽/氣下操作，能避免烴類副產(chǎn)物的生成。 1988年該公司又推出了SK-201和KK-142型2種可以在低汽/氣下操作的催化劑。其中SK-201是在常用的鐵基高溫變換催化劑加入少量的氧化銅 ，這對F-T合成反應(yīng)具有一定的抑制作用；而KK-142則是一種不含鐵的銅基高變催化劑，可完全消除F-T副反應(yīng)。隨后關(guān)于銅基寬溫變換催化劑的報道主要研究了錳對銅基變換催化劑改性及該類催化劑的結(jié)構(gòu)和晶相組成。 研究結(jié)果表明，該類催化劑在氧化態(tài)時主要是以尖晶石結(jié)構(gòu)復(fù)合固熔體CuxMi3-XO4為主，還原后主要是CuCu2O及MnO,并在催化劑表面富集Cu和Cu+，添加錳后的變換催化劑耐熱性有一定的提高 [4]。非貴金屬催化劑CqQ催化劑出于經(jīng)濟(jì)的考慮，人們一直在努力用非貴金屬代替貴金屬作為低溫 CO氧化反應(yīng)的催化劑。賈明君等人采用沉淀法制備了一系列納米 CaO低溫CO氧化催化劑，發(fā)現(xiàn)催化劑活性隨制備方法和預(yù)處理條件的變化而發(fā)生很大的變化 ，隨焙燒溫度的升高，CO完全氧化需要的最低反應(yīng)溫度逐漸升高。由十二烷基苯磺酸鈉作為表面活性劑并在 300C時焙燒而制得的CqQ催化劑，在低溫CO氧化中顯示很高的催化活性[5]。催化劑活性隨催化劑平均粒徑的降低而升高 ，暗示納米尺寸是催化劑催化活性的主要控制因素，低溫下催化劑的穩(wěn)定性是決定催化劑性能的重要因素 ，穩(wěn)定性下降的原因很可能是低溫下催化劑表面被部分還原，或反應(yīng)生成的CO在催化劑表面的積累占據(jù)了活性中心所致。催化劑的預(yù)處理對催化活性有一定的影響 ，預(yù)氧化的氧化鈷催化劑顯示很高的低溫活性 ，而預(yù)還原的氧化鈷催化劑活性低得多。 催化劑失活的一個重要原因是積炭 而預(yù)還原的氧化鈷催化劑活性低得多。 催化劑失活的一個重要原因是積炭 ，co氧化反應(yīng)進(jìn)行時,至少有兩種形式的含碳物種沉積在催化劑上 ，可能是碳酸鹽及像石墨的碳 ［6］。222CuO/CeO2催化劑M.Luo等人制備了CuO/CeO2催化劑,用化學(xué)計量的CO與Q的氧化反應(yīng),并用X射線衍射（XRD）,H22程序升溫還原（H22TPR）和CO程序升溫脫附（CQTPD）進(jìn)行表征。CuO/CeO催化劑顯示很高的低溫 CO氧化催化活性,CuO與CeO2相結(jié)合，明顯地提高了催化性能。由浸漬法制備的CuO/CeQ（15%）催化劑的活性比共沉淀法制備的催化劑活性更高。 CeO氣凝膠擔(dān)載CuO催化劑，對低溫CO氧化反應(yīng)呈現(xiàn)出高催化活性 ，適當(dāng)?shù)臏囟认拢?50C為最佳溫度）焙燒載體及催化劑有利于提高催化劑的催化活性 ；隨著催化劑中 CuO含量的增加,CO完全轉(zhuǎn)化的溫度降低，但當(dāng)CuO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞12%寸,過量的CuO以體相形式而不是以高分散形式存在，對催化劑活性的影響很小。 H22TPR研究發(fā)現(xiàn)，CeQ促進(jìn)了Cu的氫還原活性，以致于CuO/CeQ與純CuO顯示不同的性能。在所有CuO/CeO催化劑中，可以發(fā)現(xiàn)兩種還原型Cu物種。COTPD實驗揭示,CuO/CeO2催化劑能吸附CO,而純CuO和純CeQ不能。結(jié)合TPR和TPD研究結(jié)果及催化活性測量，M.Luo等人認(rèn)為，能吸附CO且低溫下可還原的、分散性好的CuO對低溫CO氧化有催化功能；不能吸附CO且高溫下才能還原的、大塊的CuO對氧化活性貢獻(xiàn)很小。W.Liu等人對低溫CO氧化反應(yīng)體系CuCqO催化劑做了大量的研究，發(fā)現(xiàn)此催化劑在低溫氧化反應(yīng)中的催化活性比文獻(xiàn)報道的其他任何堿金屬氧化物催化劑的催化活性更高 ［7］。Unnikrishnan等證實CuO對CO具有催化氧化活性。CeO中添加第二組分形成固溶體，可以顯著提高熱穩(wěn)定性、氧化還原性和催化活性。近年來很多科學(xué)工作者對在 CeO中摻雜Cu的摻雜型催化劑進(jìn)行系統(tǒng)的研究，如Zheng等發(fā)現(xiàn)Cu/CeO催化劑具有CO低溫催化性能,Avgouropoulos等研究了CuO/CeQ催化劑的制備方法對催化活性的影響。 Lou等研究了CuO/CeQ-TiO2催化劑對NO+CO混合氣體中CO的催化消除等［8］。2.2.3Hopcalite催化劑Hopcalite催化劑依據(jù)其組成可以分為二元和四元， 二元一般由40%CuO和60%的MnO組成；四元是由30%的CuO50%的MnO、15%CaO和5%A^O組成。在常溫常壓下，二者的性能差別不大。經(jīng)過八十多年的發(fā)展， Hopcalite催化劑的組成已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，錳和銅的比例一般在1:1到5:1之間，如A.A.Mirzaei等制備的催化劑的錳銅比為2:1，摻雜也不只是Co和Ag;如盧冠忠和黃海鳳通過摻Ce對銅錳氧化物進(jìn)行改性； C.Drouet等通過摻Ni對銅錳氧化物改性； M.Ferrandonl等通過摻La來提高混合金屬氧化物的水熱穩(wěn)定性［9］。影響催化劑活性的因素貴金屬催化劑3.1.1前驅(qū)物、制備方法和預(yù)處理條件等的影響,制備了不同氧化物及,制備了不同氧化物及氫氧化物載體上負(fù)載Au催化劑。發(fā)現(xiàn)對于Fe2O、TQ2和SiO2等氧化物負(fù)載金催化劑如果沒有經(jīng)過預(yù)處理，對于CO氧化反應(yīng)沒有催化活性；而對于氫氧化物載體來說，不同的制備方法導(dǎo)致的活性不同,以剛沉淀的濕氫氧化物為載體 ,如Mn(OH)2、Co(OH)2、Fe(OH)3和Ti(OH)4等浸漬活性組分后，采用程序升溫焙燒得到的催化劑 ，催化活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他方法制備的相同催化劑。在前期工作中 ，曾對TiO2負(fù)載氧化物催化劑和 CeO-TiO2復(fù)合氧化物負(fù)載Pd催化劑的CO低溫氧化性能進(jìn)行了考察。與 Pd/CeQ、Pd/SnQ-TiO2、Pd/ZrO2-TiO2、Pd/Al2^-TiO2和Pd/TiO2相比,Pd/CeO2-TiO2催化劑展現(xiàn)出更好的CO低溫氧化性能，優(yōu)化的催化劑組成中Ce/Ti摩爾比為0.15?0.20,負(fù)載Pd的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%表明氧化還原預(yù)處理對低溫催化氧化有著顯著影響 ［10］。載體種類的影響載體種類對催化劑的活性和穩(wěn)定性均有較大的影響。 Grunwaldt等研究Au/ZrO2和Au/TiO2催化CO低溫氧化時發(fā)現(xiàn)，由于不同載體相互作用致使金粒子形狀不同 ，因而載體上低配位Au活性中心的數(shù)量不同，二者催化活性也有較大差別。助劑的影響CeO2具有螢石礦結(jié)構(gòu)，隨著氧化還原氣氛的不同，鈰可以Ce4+/Ce3+ 價態(tài)存在，在結(jié)構(gòu)中可形成流動性的氧空位，具有儲放氧功能。在貴金屬催化劑中添加 CeO等稀土氧化物，不僅可以提高Pd、Pt等貴金屬的分散度，增強(qiáng)催化劑的熱穩(wěn)定性和抗燒結(jié)性能 ；而且可以提高催化劑的儲氧能力，改善催化劑的催化活性。非貴金屬催化劑3.2.1前驅(qū)物、制備方法和預(yù)處理條件等的影響Ying等通過離子濺射法制備了納米 Cu,納米Cu/CeO2-x催化劑用于CO催化氧化,顯示出良好的低溫活性。LiuYunping等用丫2射線輻射方法制備了MnO、MnQ和MnC4納晶錳的氧化物，用于CO氧化反應(yīng)的催化劑，其催化活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)晶體 ，且相對穩(wěn)定?？梢婎A(yù)處理條件對催化劑的活性和穩(wěn)定性有較大影響。3.2.2載體的影響單獨以CuO作為催化劑的活性組分時,CO完全轉(zhuǎn)化的溫度較高(140—170C),通過對載體的修飾和添加第二種活性組分，可顯著降低CO完全轉(zhuǎn)化的溫度。如沉淀法制備的20%CuO-20%MnO/20%ZrO2-40%Al2O催化劑上CO完全轉(zhuǎn)化的溫度降至 118C,可以較好地滿足自救器的要求。在研究H2燃料電池中富氫條件下CO的選擇氧化時，負(fù)載于CuOCeO復(fù)合氧化物載體上的CuO顯示出極高的活性和選擇性，在較低的反應(yīng)溫度下(50—100°C),明顯優(yōu)于Pt基催化劑，與金基催化劑相比，活性稍差，但選擇性更高。助劑的影響對于過渡金屬氧化物催化劑也可以通過添加助劑來改善其性能。 Imamura等詳細(xì)地研究了含錳復(fù)合氧化物體系，在MnCe^O復(fù)合氧化物中，少量的鈰提高了氧化錳基體系催化氧化CO的性能［11］。一氧化碳低溫催化氧化的應(yīng)用隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高 ，C0低(常)溫氧化脫除技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。在空氣凈化器、CO氣體傳感器、封閉式-循環(huán)CO激光器CO防毒面具以及密閉系統(tǒng)內(nèi)CO的消除等方面都具有較高的實用價值，因此 CO消除特別是低溫消除，在呼吸保護(hù)裝置、煙草降害、封閉體系(如：飛機(jī)、潛艇、航天器) ，以及在CQ激光器中氣體的純化、 CO氣體探測器材料中有很重要的應(yīng)用價值。總結(jié)：低溫條件下的一氧化碳催化氧化反應(yīng)的催化劑有很多， 有貴金屬催化劑和非金屬催化劑之分，但是各有各的利弊，。貴金屬催化劑通?；钚愿撸€(wěn)定性好，但價格較昂貴；非貴金屬催化劑(如Co、Cu的氧化物)雖然價格低廉，但其性能與貴金屬催化劑相比卻有一定的差距。而且有很多影響催化劑的因素存在， 所以，在選擇催化劑類型時不僅要選擇合適的，還要注意影響條件。如今低溫一氧化碳催化氧化的應(yīng)用越來越廣泛， 所以，有必要將繼續(xù)研究這個反應(yīng)，努力降低催化劑中金屬的含量，克服非金屬催化劑的穩(wěn)定性差、 易中毒、抗水性能低和壽命短等缺點，相信不久的將來一氧化碳低溫催化氧化的催化劑會越來越接近完美。參考文獻(xiàn)[1]A.V.Salker,R.K.KunkalekarPalladiumdopedmanganesedioxidecatalystsforlowtemperaturecarbonmonoxideoxidation[J]CatalysisCommunications,2009,10:1776—1780.[2-3]梁飛雪，朱華青，秦張峰，等.一氧化碳低溫催化氧化 [J].化學(xué)進(jìn)展，2008,20(10):1454-1455.[4]王莉,羅新樂，吳硯會.一氧化碳低溫變換催化劑研究進(jìn)展 [J].化肥設(shè)計，2011,49(2):41-42.⑸楊小毛，羅來濤.低溫一氧化碳催化氧化研究進(jìn)展 [J].現(xiàn)代化工，2002,22(8):24.MatthewJ.Pollarda,B.AndreWeinstocka,Amechanisticstudyofthelow-temperatureconversionofcarbonmonoxidetocarbondioxideoveracobaltoxidecatalyst[J].JournalofCatalysis ,2008,254:218-225.Xiu-ChengZheng,Shi-HuaWu.Thepreparationandcatalyticbehaviorofcopper—ceriumoxidecatalystsforlow-temperaturecarbonmonoxideoxidation[J].AppliedCatalysisA:General ,2005,283:217-223.劉文濤，魯平.CuO/CeO2催化劑的制備及低溫催化 CO性能測試[J].化工新型材料2011,39(2):75.張紀(jì)領(lǐng)，尹燕華，張志梅，等 .CO低溫氧化霍加拉特催化劑的研究綜述 [J].艦船防化,2007,3:9-15.朱華青，秦張峰，王建國.氧化還原預(yù)處理對一氧化碳低溫氧化 Pd、CeO2-TiO2催化劑性能的影響[J].燃燒化學(xué)學(xué)報，2004,32(6):729.王永釗，趙永祥，劉滇生?低溫CO催化氧化催化劑研究進(jìn)展 [J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003,4(8):9-11.Thepreparationandcatalyticbehaviorofcopper —ceriumoxidecatalystsforlow-temperaturecarbonmonoxideoxidation摘要：Abstract:CeO2nano-crystalsweresynthesizedbyasol -gelprocessandthenusedassupportforCuO/CeO2(sol-gel)catalysts preparedviaimpregnationmethod.Forcomparison,thecommercialCeO2wasalsousedasasupportforCuO/CeO2(commercial)catalystspreparedviathesamemethod.ThesampleswerecharacterizedbymeansofBET,XRD,UV-vis,TPRandXPS.ThecatalyticpropertiesoftheCuO/CeO2catalystsforlow-temperature COoxidation werestudiedbyusingamicroreactor-GCsystem.Thepreparedspherical CeO2nano-crystals havemuchsmallerparticlesize,bettercrystallinity andlargersurfaceareathanthe