加热和光照条件下Ru/TiO₂催化二氧化碳甲烷化研究

来源期刊：无机材料学报2014年第12期

论文作者：陈术清 吕功煊

文章页码：1287 - 1293

关键词：光催化;加热;CO2加氢;Ru;

摘    要：本研究利用浸渍法制备了Ru/TiO2催化剂,并在光照和加热两种条件下考察了其催化二氧化碳与氢的反应,发现催化剂在两种条件下均可引发显著的甲烷化反应（CO2+4H2→CH4+2H2O）。结果显示,在光照和加热（150³50℃）条件下,CH4为唯一含C产物。而在更高温度的加热条件下（>400℃）除了生成CH4外,还产生少量CO副产物,表明反应温度对产物选择性有显著影响。随着反应温度由150℃升高到550℃,对于不同负载量的担载Ru催化剂,CO2转化率均先增加后降低,其中在Ru担载量为1.5wt%Ru/TiO2催化剂上CO2转化率在350℃时达到最高,为77.58%。而在温度>400℃条件下,CO的选择性也随反应温度的升高而逐渐增加。综合反应结果和XRD、XPS和N2吸附-脱附等表征结果,发现二氧化碳与氢在光照和加热条件下（150⁵50℃）反应机制不同。在光照条件下,光激发电子首先被金属Ru捕获,进而将吸附在金属Ru上的二氧化碳还原,活性物种经由Ru C中间体形成CH4。而加热条件下（150⁵50℃）,H2先被Ru活化成氢原子,氢原子还原吸附在催化剂表面的CO2形成Ru C中间体,最后Ru C中间体进一步加氢生成CH4。虽然在两种反应条件下经历相同的中间体,但是中间体的形成路径不同,即反应物CO2被活化的方式不同,因而产物选择性不同。