Дизайн эффективного медь-церий-циркониевого катализатора для избирательного окисления CO в обогащенных водородом смесях

Abstract

С целью создания низкотемпературного оксидного катализатора для очистки обога­щенных водородом газовых смесей от СО путем его избирательного окисления исследованы ка­талитические свойства, оксидных медноцериевых систем с различным содержанием и соотно­шением меди и церия,. нанесенных на промышленный диоксид циркония. Установлен оптималь­ный состав катализатора: 10%Сu-23%CeO₂/ZrO₂, который обеспечивает удаление примесей СО при температурах реакции не выше 100⁰С и объемных скоростях до 12000 ч⁻¹. Комплексом физико-химических методов (РФА, РФЭС, ВЭТ) исследовано состояние активных компонентов и носителя в катализаторе. Показано, что высокая активность и избирательность катализа­тора оптимального состава коррелирует с количеством фазы меди, находящейся во взаимо­действии с поверхностью оксидов циркония и церия (фаза Cu⁺Ce⁴⁺Zr⁴⁺O).

With the purpose of development of low-temperature oxide catalysts for selective CO oxidation in hydrogen-rich gas mixtures, catalytic properties have been examined of copper-cerium oxide system with different copper and cerium content and ratios based on industrial mo­noclinic zirconia. The optimum catalyst composition was found to be 10 %Сu – 23 %CeO₂/ZrO₂ providing total CO removing at the temperatures below 100⁰С and space velocities less than 12000 h⁻¹. The state of the active components and support in the catalysts was investigated by a set of physico-chemical methods (XRD, XPS, BET). High activity and selectivity of the optimum catalyst were found to correlate with the quantity of copper phase interacting with zirconia and ceria surfaces (phase Cu⁺Ce⁴⁺Zr⁴⁺O).