Jia 等人研究表明Au/Mg(OH)2 和Au/MgO能提供活性氧,从而使其在--89°C也具有非常高的CO氧化活性。近年来,金属碳化物负载Au,如Ma课题组1391制备的Au/a- -MoC,在低温WGS反应中展示出十分优异的性能。除此之外,最常用的氧化物载体如TiO2!4041 Ce0214243)等 氧化还原性载体,因其存在氧空位,从而在活化氧或解离水方面具有潜在的应用价值,使其负载的Au基催化剂在CO氧化及WGS反应中均展现出优异的反应性能,也吸引了研究者们的广泛关注。
铜基催化剂
铜天然丰度高,价格低廉,铜基催化剂合成方法简便且多样,因此铜是非常优异的活性组分候选者。一直以来,由于CuO/ZnO/Al2O3催化剂有着较高的WGS催化活性及稳定性,因此被应用于工业低温水煤气变换反应中。
研究者们通过加入助剂或改变载体组分,使铜基催化剂性能进一步 提升。FlytzaNi-Stephanopoulos课题组首次发现Cu/CeO2具有良好的低温WGS反应活性,同时在高温WGS反应中表现出比商用Cu/ZnO催化剂更高的稳定性。近期,Jia 课题组发现将CuO/CeO2催化剂在空气中800°C下进行煅烧处理,体现出极高的CO氧化反应活性和长期稳定性,并通过实验与理论结合,表明配位不饱和的CunO3为反应中的活性位点。
Guo等人41则表明在CuO/TiO2催化剂中,存在大量稳定的Cu*物种,从而使其具有非常好的低温CO氧化反应活性。由于Cu廉价易得,因此反式催化剂也是研究的热点,Rodriguez 等人制备了高效反式CeO,/Cu(111)模型催化剂,并表明小尺寸的CeO2及Cu-CeO2界面是取得高WGS活性的关键。此外,Al2O3148]以及SiO2等, 也常被用作Cu基催化剂的载体,用于CO氧化或WGS反应中。
其他金属基催化剂
Pt基催化剂也展现出十分优异的WGS反应活性,Pt/CeO2, Pt/Ti0O2,PUZrO2/等均有相关报道。lida 课题组对比了P/TiO2, Pt/ZrO2 以及Pt/Al2O3在WGS反应中的催化性能,结果表明P/TiO2 具有最高的活性,并结合一系列表征,认为Pt与载体间的相互作用是影响反应性能的重要因素。同样的,在CO氧化反应中, Somorjai课题组对一系列Pt基催化剂的性能进行了相应的研究,PtCo;O4表现出最高的TOF值,并认为金属与载体间界面起到关键性作用。
同属于铂系金属的PdIs), Rh[S6等 在CO氧化及WGS中也有相关研究。非贵金属催化剂,如Fe基催化剂是在1914年由Bosch和Wild开发制备,并最早成功应用于工业高温wGS反应(300 °C- 450 °C)中。 而后通过加入助剂,如Cr.Mn等,提高其Fe3 的还原能力,从而提高其WGS反应活性,并认为催化剂性能取决于Fe3* →Fe2*氧化还原对的还原性。氧化铁在CO氧化反应中一般用作载体,负载其他金属,以期获得高活性催化剂35.59。其他非贵金属催化剂如Ni基(60,,Co基[6等在co氧化及wGS反应中也有相关报道。
因此CO氧化以及WGS反应,分别在环境以及工业中起到了消除CO的作用,且人们也对此做了大量的研究工作。然而对于影响反应本质因素的理解和实现对高效催化剂的可控合成等方面,依旧存在诸多问题与挑战。而如何通过原位表征技术,研究催化剂高性能的来源,以及通过简单调控,实现高效催化剂的可控合成,是本课题方向选取的来源及动力。