改 性 铝 土 矿 和 催 化 剂Cu0Fe15/MB 均有明 显 的 Fe2O3 的 特 征 衍 射 峰 ,2θ 分别为38.7°、41.6°和 63.8°,其他特征峰不明显。 且样品 Cu0Fe15/MB 中 Fe2O3 的 特 征 峰 和 改 性 铝 土 矿 的Fe2O3 特征峰相比,衍射强度没有明显变化,表明负载的 Fe2O3 高度分散在载体中。 单独负载 15%Cu 的样品 Cu15Fe0/MB,出现了明显的晶相 CuO 特征峰,2θ分别为 41.7°、45.5°, 与标准 PDF 卡片 03-065-2309是一致的,其中 41.7°和 Fe2O3 的特征峰基本重叠在一起,且峰强明显增强,表明负载的 CuO 发生明显的烧结,这可能是催化剂活性较低的主要原因。随着Fe2O3 负载量的增加,各样品中 Fe2O3 和 CuO 特征峰的位置没有发生明显变化。 未负载 Fe2O3 和负载量为 5%的样品中 Fe2O3 和 CuO 强度看不出发生明显变 化 , 但 当 Fe2O3 负 载 量 为 10%时 , 衍 射 角 度 为38.7°的特征峰明显减弱, 未和 Fe2O3 的特征峰重叠在一起的 45.5° CuO 特征峰强度也明显变弱, 且随Fe2O3 含量的增加,减弱趋势明显。 文献[14-21]认为,将CuO 或其氧化物作为活性金属并负载到具有还原性能的 Fe 基载体上,所制得的 Cu-Fe 双金属催化剂中, 易形成不同种类的 Cu-O-Fe 复合氧化物 (如CuFeO2 、CuFe2O4)。因此,其原因应是 Fe2O3 和 CuO 发生相互作用,形成了 Cu-O-Fe 非晶态的复合氧化物,抑制了 CuO 的烧结,促进了催化剂的分散。图 3 为不同样品经还原使用后的 XRD 图。和图2 相比,各样品的 XRD 图发生明显变化。 改性铝土矿中和样品Cu0Fe15/MB 有少量的的 Fe2O3 特征峰,和出现了明显 Fe3O4 特征峰,表明载体中的 Fe2O3 和负载的 Fe2O3 在测试过程部分被还原成 Fe3O4。 这应是改性铝土矿和样品 Cu0Fe15/MB 在反应温度为 400℃时体现出一定的水煤气变换反应性能的 主 要 原因。 其中,样品Cu0Fe15/MB 中的 Fe3O4 特征峰的强度大于改性铝土矿,表明样品Cu0Fe15/MB 中有更多的Fe2O3 发生还原,这和活性表征结果是一致的,即样Cu0Fe15/MB 在 400 ℃的水煤气变换反应性能优于改性铝土矿。
单独负载 15%CuO 的样品 Cu15Fe0/MB, 经还原和使用后, 在 2θ=50.7°、59.7°出现了明显的单质 Cu特征峰和在 2θ=35.2°、41.5°、50.6°和 74.3°出现了明显的Fe3O4 特征峰。 值得注意的是,Fe3O4 特征峰强度(如 2θ=41.5°)和还原使用后的样品 Cu0Fe15/MB 中的 Fe3O4 特征峰强度(如 2θ=41.5°)相比,明显减弱。我们通过对比复 合 氧 化 物 CuFe2O4 的 标 准 PDF 卡片 01-077-0010 发 现 , 其 特 征 峰 分 别 为 2θ=35.2°、41.5°、50.6°和 74.4°, 和图中 Fe3O4 特征峰基本是重叠的。