稀土尾矿基多孔陶瓷整体式催化剂的制备及甲烷催化燃烧性能研究

【作者】 赵然； 赵增武；

【机构】 内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室；

【摘要】 本文以白云鄂博稀土尾矿为主要原料制备稀土尾矿基多孔陶瓷整体式催化剂并用于催化甲烷燃烧。具体制备方法为:采用有机泡沫浸渍法制备出稀土尾矿泡沫陶瓷（TFC）作为载体,负载γ-Al₂O₃涂层,再负载不同比例的Cu O得到整体催化剂（X%CuO/γ-Al₂O₃/TFC,X=1%、2%、4%、6%）。利用XRF、XRD、SEM等表征手段研究整体催化剂的结构及形貌特征;利用H₂-TPR和活性评价装置研究催化剂的氧化还原性能和甲烷催化性能;利用XPS检测活性物质的价态组成。结果表明:四种催化剂的甲烷燃烧催化活性顺序为:4%CuO/γ-Al₂O₃/TFC>6%CuO/γ-Al₂O₃/TFC>2%CuO/γ-Al₂O₃/TFC>1%CuO/γ-Al₂O₃/TFC。性能最好的含氧化铜4%催化剂的起燃温度T₁₀和完全转化温度T₉₀分别为447℃和737℃。XPS和整体催化剂活性组分中所有催化剂Ce以Ce³⁺、Ce⁴⁺形态共存,Cu以Cu²⁺和Cu⁺形态共存,各金属元素间变价表明催化剂有较高的氧化还原能力;催化剂表面发生反应Cu²⁺+Ce³⁺→Cu⁺+Ce⁴⁺,相比于其他三种含量,4%CuO/γ-Al₂O₃/TFC含有较多的低价态Cu和Ce³⁺,催化活性更高。更多还原