不同钯覆盖度下Pd/CeO2催化剂对稀薄甲烷催化燃烧中间行为的机理研究

《Applied Ocean Research》：Elucidating the intermediate behaviors in catalytic combustion of lean methane over Pd/CeO 2 with different Pd coverage

本文系统研究了Pd覆盖度对CeO2负载Pd催化剂（Pd(x)/CeO2）在稀薄甲烷催化燃烧中中间行为的影响。通过H2-TPD、O2-TPD、CH4-TPR等表征手段，发现高比表面积的Pd(x)/CeO2-Cal催化剂具有优异的氧存储/释放能力和反应性氧物种。Operando DRIFTS/MS和氢-氘交换实验证实，双配位CeOH-II羟基是关键中间体，其动态循环机制有效抑制了低Pd覆盖度下的水分子毒化效应，为设计高效甲烷催化燃烧催化剂提供了新思路。

　　

亮点

本研究通过一步煅烧法合成了Pd(x)/CeO₂-Cal催化剂，与商业Pd(x)/CeO₂-Com相比，其甲烷催化燃烧性能显著提升。在1 wt% Pd负载量下，T₉₀降低121°C，表观活化能仅为78.43 kJ·mol^?1。BET和ESR测试表明，Pd(x)/CeO₂-Cal具有高比表面积和低单位面积氧空位浓度。

催化性能

图1a展示了不同催化剂上的甲烷催化燃烧性能。对于CeO₂-Cal，当Pd负载量从0 wt%增至1 wt%时，T₁₀从496°C降至414°C，T₅₀从608°C降至558°C。与Pd(1)/CeO₂-Com相比，Pd(1)/CeO₂-Cal表现出更优的低温活性，其催化燃烧温度降低102°C。

结论

本研究通过Ce(NO₃)₃·6H₂O的一步煅烧法合成了Pd(x)/CeO₂-Cal，其在CH₄催化燃烧中性能优于商业Pd(x)/CeO₂-Com。在1 wt% Pd负载下，CH₄燃烧的T₉₀降低121°C，表观活化能为78.43 kJ·mol^?1。BET和ESR测试证明了Pd(x)/CeO₂-Cal的高比表面积和低单位面积氧空位浓度。