工程科学学报，第42卷.第1期 (a 反应温度120℃ 同理，图5(a)和5(b)分别是180℃和240℃ ·-反应温度180℃ 反应温度240℃ 下，装填入Ce改性的Fe2O3后，不同水汽体积分数 反应温度300℃ 下，反应器中CO体积分数随时间变化的曲线图 同样可以发现，通入水汽后CO体积分数均有较明 显的上升 净●卷号一●●而想最量 将两者数据汇总如图6所示.可以发现，在同 样的温度下，P蜂窝金属催化剂抗水性更好.在 180℃下，当水汽体积分数从0到27.1%时，其催 50 100 150 200 250 300 化效率从67.1%降到了61.2%，而Ce改性的Fe03 时间s 催化剂的催化效率则从44.9%降到了29.2% (b) -反应温度120℃ 此外，还可以发现，较高温度下，水汽体积分 反应温度180℃ 反应温度240℃ 数的增加对催化剂催化效率的影响更明显.与 -反应温度300℃ 180℃时催化效率相比，Pt蜂窝金属催化剂在240℃ 下，当水汽体积分数从0到27.1%时，其催化效率 从73.9%降到了62.3%，降幅大幅度升高.同理， 2 Ce改性的FezO3催化剂就更明显，240℃时的催 化效率从49.0%降到了22.3%，在水汽体积分数大 于11.7%后，其催化效率则低于180℃时的催化 50 100150 200250 300 效率. 时间s 分析水汽增加造成催化剂脱除CO效率降低 80 (c) 70 的原因，主要是因为一方面，水汽占据了催化剂表 面的活性位点阻碍了CO和氧气的吸附；另一方 60 50 面，对于PUAl2O3涂层蜂窝金属型催化剂，氧化铝 40 载体用于含水或有水生成的催化过程均会发生再 30 水合现象，造成催化剂强度降低，进而失效，而且 20 水汽会以H20分子及-OH的形式吸附在载体A1O3 ■一P蜂窝金属催化剂 10 上，其中以OH形式吸附的水，即使在400℃时也 。Ce改性Fe,O,催化剂 0 不易脱除.对于Ce改性的FeO3催化剂，铁离子 120150180210240270300 温度/℃ 会在水汽存在的情况下成为水分子的强吸附中 图3催化剂在不同温度下的脱除结果.()Pt蜂窝金属催化剂：(b) 心，使得滞留于催化剂表面的水分子与CO2反应 Ce改性的FezO;(c)两者脱除效率 生成碳酸根，掩盖了活性位，从而导致催化剂活性 Fig.3 Removal results of the catalyst at different temperatures:(a)Pt 快速下降.且Ce改性Fe2O3催化剂在较高水汽 catalyst;(b)Ce-modified Fe2O:;(c)removal efficiency 时，240℃时的催化活性反而低于180℃时的催 化活性.这是因为在高温下，水汽会引起催化剂中 温度上升而提升的较为明显，而Ce改性的FeO, 载体A12O3的烧结.从文中X射线荧光光谱分析 催化剂催化效率随温度变化不明显，在180~240℃ 结果可以看出，Ce改性Fe2O3催化剂中Al2O3载体 时C0去除率在45%左右 的质量分数也比较高(48.96%).而在高温下，水汽 2.2.3水汽体积含量对催化剂脱除效率的影响 会引起载体A12O3的烧结，造成比表面积急剧下 图4(a)和4(b)分别是180℃和240℃下，加 降，降低催化剂的活性，且温度和水汽体积分数越 入P蜂窝金属催化剂后，不同水汽体积分数下，反 高，这种烧结过程越剧烈.因此，在水汽体积分数 应器中CO体积分数随时间变化的曲线图，即分别 大于11.7%的情况下，当温度从180℃升到240℃ 是表1中的工况9~11和工况12~14.当C0体积 时，载体A12O3烧结引起的催化剂活性下降效果大 分数稳定在1.35×103左右时，通入水汽后C0体 于温度升高导致的催化剂活性上升效果，因此在 积分数均有较明显的上升，说明水汽的存在降低 较高水汽时，Ce改性Fe,O3催化剂240℃时的催 了催化剂的催化效率 化效果较差温度上升而提升的较为明显，而 Ce 改性的 Fe2O3 催化剂催化效率随温度变化不明显，在 180～240 ℃ 时 CO 去除率在 45% 左右. 2.2.3    水汽体积含量对催化剂脱除效率的影响 图 4（a）和 4（b）分别是 180 ℃ 和 240 ℃ 下，加 入 Pt 蜂窝金属催化剂后，不同水汽体积分数下，反 应器中 CO 体积分数随时间变化的曲线图，即分别 是表 1 中的工况 9～11 和工况 12～14. 当 CO 体积 分数稳定在 1.35×10‒ 3 左右时，通入水汽后 CO 体 积分数均有较明显的上升，说明水汽的存在降低 了催化剂的催化效率. 同理，图 5（a）和 5（b）分别是 180 ℃ 和 240 ℃ 下，装填入 Ce 改性的 Fe2O3 后，不同水汽体积分数 下，反应器中 CO 体积分数随时间变化的曲线图. 同样可以发现，通入水汽后 CO 体积分数均有较明 显的上升. 将两者数据汇总如图 6 所示. 可以发现，在同 样的温度下，Pt 蜂窝金属催化剂抗水性更好. 在 180 ℃ 下 ，当水汽体积分数从 0 到 27.1% 时，其催 化效率从 67.1% 降到了 61.2%，而 Ce 改性的 Fe2O3 催化剂的催化效率则从 44.9% 降到了 29.2%. 此外，还可以发现，较高温度下，水汽体积分 数的增加对催化剂催化效率的影响更明显. 与 180 ℃ 时催化效率相比，Pt 蜂窝金属催化剂在 240 ℃ 下，当水汽体积分数从 0 到 27.1% 时，其催化效率 从 73.9% 降到了 62.3%，降幅大幅度升高. 同理， Ce 改性的 Fe2O3 催化剂就更明显，240 ℃ 时的催 化效率从 49.0% 降到了 22.3%，在水汽体积分数大 于 11.7% 后，其催化效率则低于 180 ℃ 时的催化 效率. 分析水汽增加造成催化剂脱除 CO 效率降低 的原因，主要是因为一方面，水汽占据了催化剂表 面的活性位点阻碍了 CO 和氧气的吸附；另一方 面，对于 Pt/Al2O3 涂层蜂窝金属型催化剂，氧化铝 载体用于含水或有水生成的催化过程均会发生再 水合现象，造成催化剂强度降低，进而失效，而且 水汽会以 H2O 分子及−OH 的形式吸附在载体 Al2O3 上，其中以−OH 形式吸附的水，即使在 400 ℃ 时也 不易脱除. 对于 Ce 改性的 Fe2O3 催化剂，铁离子 会在水汽存在的情况下成为水分子的强吸附中 心，使得滞留于催化剂表面的水分子与 CO2 反应 生成碳酸根，掩盖了活性位，从而导致催化剂活性 快速下降. 且 Ce 改性 Fe2O3 催化剂在较高水汽 时 ，240 ℃ 时的催化活性反而低于 180 ℃ 时的催 化活性. 这是因为在高温下，水汽会引起催化剂中 载体 Al2O3 的烧结. 从文中 X 射线荧光光谱分析 结果可以看出，Ce 改性 Fe2O3 催化剂中 Al2O3 载体 的质量分数也比较高（48.96%）. 而在高温下，水汽 会引起载体 Al2O3 的烧结，造成比表面积急剧下 降，降低催化剂的活性，且温度和水汽体积分数越 高，这种烧结过程越剧烈. 因此，在水汽体积分数 大于 11.7% 的情况下，当温度从 180 ℃ 升到 240 ℃ 时，载体 Al2O3 烧结引起的催化剂活性下降效果大 于温度升高导致的催化剂活性上升效果，因此在 较高水汽时，Ce 改性 Fe2O3 催化剂 240 ℃ 时的催 化效果较差. CO体积分数/10−3 时间/s (a) (c) 0 50 100 150 200 250 300 0 1 2 3 4 5 反应温度120 ℃ 反应温度180 ℃ 反应温度240 ℃ 反应温度300 ℃ CO体积分数/10−3 CO脱除效率/% 时间/s (b) 0 50 100 150 200 250 300 0 1 2 3 4 5 反应温度120 ℃ 反应温度180 ℃ 反应温度240 ℃ 反应温度300 ℃ 120 150 180 210 240 270 300 0 10 20 30 40 50 60 70 80 温度/℃ Pt蜂窝金属催化剂 Ce改性Fe2O3催化剂 图 3    催化剂在不同温度下的脱除结果. （a） Pt 蜂窝金属催化剂；（b） Ce 改性的 Fe2O3；（c） 两者脱除效率 Fig.3    Removal results of the catalyst at different temperatures: (a) Pt catalyst; (b) Ce‒modified Fe2O3 ; (c) removal efficiency · 74 · 工程科学学报，第 42 卷，第 1 期