大流量还原气与高压H2还原氧化铜的比较

为了实验证明，随着还原气体分压的增加，还原温度向较低温度的变化越来越大，对还原温度较高的材料进行了测试。亚博网站下载

由于氧化铜在自然界中含量丰富，而且作为一种在市场上很容易获得的材料，在经济上易于获得，因此选择氧化铜进行这些实验。氧化铜在催化工业中也有非常广泛的应用。¹

铜是一种过渡金属，容易改变其氧化态，是许多有机化合物脱氢和加氢的良好催化剂。它也用于水气转换工艺和废水处理。由于其优异的导电性，它也被广泛应用于电机和布线行业。²

除了以上概述的用途外，铜在合成氨工业中也是一种很好的催化剂，还有许多在科学论文中详细介绍的其他用途。^3.

本文对氧化铜的还原过程进行了分析，以了解高压和高压气流对氧化铜还原的影响₂影响这种重要氧化物的TPR谱。该实验还用于测试高压H₂可以改变这种氧化物还原的机制。

氧化铜的还原是一个复杂的反应，在还原过程中形成了许多过渡态，其中有些是不稳定的，有些是稳定的。下面的公式总结了还原步骤:

4措+ H₂______铜₄O_3.+ H₂O
铜₄O_3.+ H₂______2Cu₂O + H₂O
铜₂O + H₂_______Cu + H₂O

而铜₂O是一种稳定的物质，Cu_3.O₄不是。这使原氧化物的TPR谱复杂化。在TPR概要中有两个主要的峰。随着铜₄O_3.物种是不稳定的，它会很快地向Cu的形成方向减少₂O.此外，随着温度的继续升高，物种最终还原为Cu。⁴

要么通过增加氢气混合物的流量，增加H的分压₂在氧化物被还原时，或者通过增加H的压力₂时，两个还原峰受到显著影响。实验表明，随着还原剂压力的增加，CuO的还原性开始向较低的还原剂温度方向移动。

当还原温度降低时，对催化有非常积极的影响，因为各种催化剂中活性物种的烧结都是最小的。

实验结果表明，高H₂压力改变了氧化物被还原的机理。在大气压下，第一个还原峰只是一个肩峰。在高H时₂然而，压力在第一个峰值中有一个明显更大的定义，而第二个峰值随着压力的增加开始逐渐变平。

实验

一个微粒学流动反应器为了将MCCTC选项包括在这些实验中，对其进行了修改。在每个实验中大约使用了0.25克材料。锤等⁵概述了确定这个量的适当方程。这允许使用足够水平的氧化物，同时防止H的消耗₂在减少。

反应器温度以每分钟10°C的速度升高，一直升高到550°C。使用MKS Cirrus II质谱仪跟踪质量2，以记录所有TPR谱。

结果和讨论

50毫升10% H₂在大气压下使用平衡氩气来获得基本的TPR剖面，与其他所有样品进行比较(图1上的Top 1)。该TPR剖面表明，在240°C下，有一个肩膀对应于CuO向不稳定物种Cu的转变₄O_3.．这很快就形成了一个相对稳定的物种，铜₂O。

在320°C时，出现第二个明确的峰，对应于Cu的还原₂O变成金属铜，Cu。压力可以通过增加混合物的流量或增加样品上的绝对压力来提高。结果表明，不仅还原温度发生了变化(220°C vs 240°C, 237°C vs 320°C)，而且还原机制也发生了转变。

当与基本TPR剖面上显示的肩相比较时，第一个峰现在是明确的。在所有的图中(图1和图2)，当压力接近20 bar时，第一个峰值发生了显著的变化，使其更清晰。

如图1所示，当压力从大气压上升到20bar时，CuO的TPR剖面发生了变化。图2对应于H的混合流动的相同效果₂从每分钟50毫升升到950毫升。

图1所示。从a到e的剖面表示压力增加时的位移函数。

图2。从a到e的剖面表示可约混合物流量增加的函数位移。

这两种情况表明，对原始还原剖面的影响几乎相同;两个还原峰都向较低的还原温度移动。增加可还原性混合物的流量取代了TPR曲线(图4)，并改善了反应第一步的还原峰。

高压也表现出同样的位移(图3);然而，这比第一个减少峰值进一步改善，成为一个更加明显和明确的峰值。

图3。这个数字表示温度随压力增加而变化的趋势。

图4。这张图显示了还原温度随可还原混合物流量增加而变化的函数。

结论

将MCCTC选项添加到微流体反应器改造该仪器成为催化的关键工具。这一选择可以证明催化剂在高温高压反应条件下的行为。

本文概述的所有结果都说明了高压和高还原性混合气流动的积极影响，从而大大降低了催化剂中存在的各种氧化物的还原温度。

活性组分的烧结常常发生在氧化物的还原过程中，降低可还原组分的温度可以显著增强活性组分的烧结。这导致了更高的分散度，从而提高了催化剂的活性和选择性。

最终，这些实验没有表明任何显著的影响，降低还原温度，无论是否是高流量的可还原混合物或高压使用。

这些结果表明，你应该利用催化剂上的所有氧化物物种都能被还原的事实(几乎所有的都是由于还原的负自由能)，应该在尽可能低的温度下被还原。

参考资料及进一步阅读

1. 一氧化碳还原氧化铜的化学动力学。Eli A. Goldstein, Reginald E. mitchell。， 亚博老虎机网登录ScienceDirect, Proceedings of the Combustion Institute (2010)
2. CuO向Cu的间接相变₂O在纳米线表面。吴菲，斯里亚·班纳吉，李华芳，尹明，帕拉格·班纳吉。(1) .中国海洋大学学报(自然科学版)，2016,32 (18)，4485-4493
3. CuO和Cu的还原₂与H O₂H包埋和动力学效应的形成。金Jae Y.，罗德里格斯，乔纳森C.Hanson, Anatoly I. Frenkel和Peter L. Lee。2003年江淮
4. 稳定铜的形成₂氧化铜纳米颗粒的还原作用。yabo214Jenna Pike, Siu-Wai Chan, Feng Zhang, Xianquin Wang, Jonathan Hanson。，应用催化A:总则303 (2006)，273-277
5. 程序升温还原实验中实验条件的选择。皮拉尔·马利特和阿方索·卡瓦列罗。, j .化学。Soc。(1)中国科学(d辑):地球科学(d辑)，1986,14 (4):514 - 514

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