PdO和PdO/TiO₂催化CO氧化水影响研究

【作者】 李晓； 黄进； 王翔； 彭洪根； 方修忠； 徐香兰；

【机构】 南昌大学化学学院；

【摘要】 催化剂使用过程难以避免有水,且水存在通常会影响催化剂活性。大多数催化剂在有水时活性会降低,但是PdO/SnO₂催化剂在有水条件下,活性反而提高,表现出抗水性[1-3]。Choi等人[4]的计算结果表明,PdO（101）表面, H₂O分子的存在会降低CO氧化能垒。为了探究纯PdO及负载型PdO水存在对其活性的影响,本文选择了和SnO₂相同晶型的rutile-TiO₂作为载体,采用浸渍法制备了2wt.%PdO/TiO₂催化剂,并以石英砂（SiO₂）稀释的2wt.%PdO作为纯样对照。CO氧化活性测试（图1）结果表明,对于纯PdO,水对催化剂活性的影响可以忽略不计;而2 wt.%PdO/TiO₂催化剂,有水条件下催化活性降低。密度泛函理论（DFT）计算结果表明（图2a）,在PdO（101）表面,CO氧化能垒为0.76eV,当表面存在H₂O时,能垒为0.62eV,水对能垒影响较小。但在PdO/TiO₂表面,与无水时相比,H2O的存在导致CO吸附能增大,不利于提取氧反应进行,因此CO氧化能垒增大了0.42eV（图2b）,与实验结果一致。综上所述,纯PdO催化剂本身具有良好的抗水性;而对于PdO/TiO₂催化剂,H₂O存在时由于载体效应导致CO吸附增强,使CO氧化过程能垒增大,降低其催化CO氧化活性。更多还原