CeO2负载的PdO与Ce1‒xPdxO2‒δ物种的甲烷催化燃烧性能

通过调控Pd前驱物在CeO2上的沉积方式,分别制备了以PdO和离子态的Ce1?xPdxO2?δ物种为主的Pd/CeO2催化剂,并采用X射线光电子能谱(XPS)和拉曼(Raman)光谱确证了这两种Pd物种的存在.氧气程序升温脱附(O2-TPD)和氢气程序升温还原(H2-TPR)的表征结果显示,相比于与载体相互作用较弱的PdO物种,与CeO2相互作用较强的Ce1?xPdxO2?δ物种具有更加稳定的Pd—O键.催化剂的甲烷燃烧反应起燃活性测试结果显示,以PdO物种为主的催化剂表现出了良好的低温催化性能,在原料气配比为1％CH4/4％O2-Ar,空速为60000 mL·g-1cat·h?1的条件下,T10和T90分别为275和367℃,而两种以Ce1?xPdxO2?δ物种为主的催化剂的T10均超过420℃.催化剂的甲烷程序升温还原(CH4-TPR)表征结果表明,在升温过程中只有当PdO或Ce1?xPdxO2?δ物种被CH4还原后,催化活性才开始上升.由于PdO物种的Pd—O键强度较弱,有利于Pd物种上的晶格氧在较低温度下参与CH4的氧化过程.而Ce1?xPdxO2?δ物种的Pd—O键较稳定,且在反应条件下离子态Pd2+与反应体系中氧物种的作用较强,进而抑制了其与CH4的反应,因此反应的起燃温度较高.以γ-Al2O3为载体采用相同的方法制备了Pd/γ-Al2O3催化剂,相关的表征结果进一步证实,与载体相互作用较弱的PdO物种更容易被CH4还原,进而具有较高的催化活性.据此可以认为Pd/CeO2上氧化态的Pd物种被CH4的还原性能是决定其甲烷催化燃烧反应活性的重要因素之一.