Preparation of Au-CeZr/FAU Catalytic Membranes for Preferential Oxidation of CO in H2-rich Stream

doi:10.7503/cjcu20220175

Abstract

Abstract:

A series of CeZr/FAU zeolite membranes with different Ce/Zr doping ratios was prepared by impregnation method， and further loaded with nano-gold to prepare Au-CeZr/FAU catalytic membranes. The obtained membranes were well characterized， and their catalytic performances toward the preferential oxidation of CO in H₂-rich gases were studied. The H₂-TPR analysis showed that the Au-Ce₁Zr₁/FAU membrane with Ce/Zr doping ratio of 1∶1 had the best redox ability， which benefited the dispersion and reduction of Au nanoparticles. The O₂-TPD analysis suggested that this membrane also possessed more active oxygen species. As a result， the Au-Ce₁Zr₁/FAU catalytic membrane exhibited the best catalytic activity for CO-PROX reaction with 100% CO conversion and 100% O₂ selectivity at low temperature of 60 ℃ as well as high stability for 10 thermal cycling tests.

Key words: CO preferential oxidation, Zeolite, Catalytic membrane

CLC Number:

O611.4

TrendMD:

WEI Lina, PENG Li, ZHU Feng, GU Pengfei, GU Xuehong. Preparation of Au-CeZr/FAU Catalytic Membranes for Preferential Oxidation of CO in H₂-rich Stream[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(10): 20220175.

Figures/Tables 9

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Catalytic membrane	c［Zr（NO₃）₄］/（mmol·L^?1）	c［Ce（NO₃）₃］/（ mmol·L^?1）	Metal mass fraction（%）
Catalytic membrane	c［Zr（NO₃）₄］/（mmol·L^?1）	c［Ce（NO₃）₃］/（ mmol·L^?1）	Zr	Ce	Au
Au?Ce_0.5Zr_1.5/FAU	1.5	0.5	0.29	0.11	1.57
Au?Ce₁Zr₁/FAU	1.0	1.0	0.23	0.15	1.62
Au?Ce_1.5Zr_0.5/FAU	0.5	1.5	0.15	0.20	1.53
Au?Ce₂/FAU	0	2.0	—	0.26	1.38

Catalytic membrane	c［Zr（NO₃）₄］/（mmol·L^?1）	c［Ce（NO₃）₃］/（ mmol·L^?1）	Metal mass fraction（%）
Catalytic membrane	c［Zr（NO₃）₄］/（mmol·L^?1）	c［Ce（NO₃）₃］/（ mmol·L^?1）	Zr	Ce	Au
Au?Ce_0.5Zr_1.5/FAU	1.5	0.5	0.29	0.11	1.57
Au?Ce₁Zr₁/FAU	1.0	1.0	0.23	0.15	1.62
Au?Ce_1.5Zr_0.5/FAU	0.5	1.5	0.15	0.20	1.53
Au?Ce₂/FAU	0	2.0	—	0.26	1.38

Catalyst	Feed composition ^a （%）					T_m^b_ax /℃	CO conversion at T_max（%）	O₂ selectivity at T_max（%）	Ref.
Catalyst	CO	O₂	H₂	CO₂	H₂O	T_m^b_ax /℃	CO conversion at T_max（%）	O₂ selectivity at T_max（%）	Ref.
Au/TiO₂	1	1	50	0	0	40—60	100	80	［35］
Au/Ti?SBA?15	2.3	10	10	—	—	50	100	97	［36］
Au/Al₂O₃	1	1.4	60	—	2.8	80	99.93	83	［37］
Au/CeO₂	1	1	40	—	—	50—90	99	—	［5］
Au?Ce₁Zr₁/FAU membrane	0.67	1.33	32.67	—	—	40—60	100	100	This work

Catalyst	Feed composition ^a （%）					T_m^b_ax /℃	CO conversion at T_max（%）	O₂ selectivity at T_max（%）	Ref.
Catalyst	CO	O₂	H₂	CO₂	H₂O	T_m^b_ax /℃	CO conversion at T_max（%）	O₂ selectivity at T_max（%）	Ref.
Au/TiO₂	1	1	50	0	0	40—60	100	80	［35］
Au/Ti?SBA?15	2.3	10	10	—	—	50	100	97	［36］
Au/Al₂O₃	1	1.4	60	—	2.8	80	99.93	83	［37］
Au/CeO₂	1	1	40	—	—	50—90	99	—	［5］
Au?Ce₁Zr₁/FAU membrane	0.67	1.33	32.67	—	—	40—60	100	100	This work

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Preparation of Au-CeZr/FAU Catalytic Membranes for Preferential Oxidation of CO in H₂-rich Stream

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