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  • 學位論文

貴重金屬(釕、銠、鈀)修飾銅鋅基質觸媒於室溫啟動催化氧化性蒸氣甲醇重組製氫反應之研究

The Study of Initiation of Oxidative Steam Reforming of Methanol for Hydrogen Production at Room Temperature over CuZn-based Catalysis Modified by Noble Metals(Ru, Rh and Pd)

指導教授 : 黃鈺軫
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摘要


本研究使用共沉澱法製備支撐性Cu/ZnO觸媒、貴重金屬X/ZnO(X = Ru, Rh and Pd)觸媒和CuX/ZnO 觸媒,並以固定床觸媒測試四種不同甲醇重組為氫氣的反應 : 包含甲醇直接分解 (DM),甲醇蒸氣重組 (SRM),甲醇部分氧化 (POM) 和甲醇氧化性蒸氣重組反應 (OSRM)。測試結果發現,Cu/ZnO觸媒在POM與OSRM反應中顯示出此貴重金屬觸媒(X/ZnO)優異的活性;然而在POM和OSRM程序中,結合貴金屬的CuX/ZnO觸媒比Cu/ZnO觸媒在較低的反應溫度下啟動。CuRh/ZnO對於POM反應來說為最佳觸媒,且其可在423 K下展現高甲醇轉化率(CMeOH = 94.9%)、高氫氣選擇率(SH2 = 88.6%)和高一氧化碳選擇率(SCO > 10%)。此外,DM反應圖譜顯示CuX/ZnO觸媒比Cu/ZnO觸媒有更高的甲醇轉化傾向。這說明了在貴重金屬Ru、Rh和Pd加入之銅基質觸媒其POM反應中會引起甲醇直接分解而產生一氧化碳。 自發性氫氣產生過程已在本研究中被討論,其中CuX/ZnO觸媒可在室溫下啟動POM反應而CuRh/ZnO與CuPd/ZnO觸媒也可在室溫下啟動OSRM反應。在OSRM反應下的最佳觸媒為結合2%鈀金屬的銅基質觸媒 (Cu30Pd2/ZnO),且Cu30Pd1/ZnO與Cu30Pd2/ZnO觸媒皆可在室溫下啟動OSRM反應。對於Cu30Pd2/ZnO觸媒來說,OSRM反應的最佳條件為水醇比 = 1.3、氧醇比 = 0.5、溫度 = 483 K且GHSV = 60000 h-1。對於Cu30Pd2/ZnO觸媒來說,PdZn合金與SZC粒子的出現可改良反應穩定度與氫氣選擇率。 值得注意的是,在CuX/ZnO觸媒的同時監測X-ray吸收光譜中可顯示觸媒結構與反應活性的關係。同時監測X-ray吸收實驗清楚顯示出在POM與OSRM反應活性中,Cu(Ⅰ)物種為主要的活性位置。觸媒型態與表面特質可經由程溫技術與X-ray繞射實驗而鑑定。

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參考文獻


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