Fe2O3 含量对铝矾土催化剂性能的结果与讨论

改性铝土矿组成分析
采用 XRF，对改性铝土矿载体的化学组成进行分析，结果如表 1 所示：

催化剂的水煤气变换反应活性评价结果
图 1 为 改 性 铝 土 矿 载 体 和 不 同 Fe2O3 含 量 的Cu-Fe/MB 催化剂水煤气变换性能评价结果。 图中可以看出，改性铝土矿载体和样品 Cu0Fe15/MB 在低于350 ℃基本没有活性，仅当温度高于 350 ℃时，表现出一定的水煤气变换性能。 虽然 Fe2O3 经还原后的不同 Fe2O3 含量的 Cu-Fe/铝土矿催化剂及铝土矿载体的水煤气变换活性。

Fe3O4 是水煤气变换反应的经典催化剂[4]，但实验中采用的还原最高温度仅为 250 ℃，Fe2O3 基本未还原为活性相 Fe3O4，应是载体和 Cu0Fe15/MB 活性很低的主要原因。 此外，当测试温度高于 350 ℃时，Fe2O3 在测试过程发生部分还原，因此在 400 ℃活性提高，但提高不明显。表明在最高还原温度为 250 ℃时，无论是载体中的 Fe2O3，还是负载的 Fe2O3 对催化剂性能影响不大。 对于样品 Cu15Fe0/MB，活性随温度的升高而升高，但活性提高不明显，反应温度为 400 ℃时，CO 转化率也仅为 58%。 但令人奇怪的是，对于 CuFe 复合的催化剂样品，仅仅添加 5%的 Fe2O3，活性提高非常明显，且随温度升高而升高，当反应温度为400 ℃时，CO 转化率为 90%， 是单独负载 15%CuO的 1.5 倍。 且随Fe2O3 含量的增加而继续显著提高，当添加量为 20%时，催化剂活性在各测试温度点均到最高，200 ℃时的低温活性为 62%，300 ℃时活性最佳，CO 转化率为 97%， 然而继续增加 Fe2O3 含量，催化剂的活性开始下降，尤其是低温活性降低明显， 当 Fe2O3 添加量为 30%时，200 ℃时 CO 转化率仅为 34%，这可能是过量 Fe2O3 的加入，覆盖在催化剂的表面， 堵塞或覆盖了催化剂的部分孔道和主要活性中心(如 Cu)，降低了催化剂的活性。 因此，适量的 Fe2O3 能显著提高 Cu 基催化剂的水煤气变换反应性能，其最佳添加量为 20%。

此外， 从上述样品的活性评价的结果也可以看出，不同 Fe2O3 含量的 Cu-Fe/MB 催化剂的活性显著提高并非是载体、 分别单独负载上 CuO 和 Fe2O3 组分后的水煤气变换反应催化性能的简单叠加， 可以推测负载 的 CuO 和 Fe2O3 组 分 之 间 发 生 了 相 互 作用，而这金属-载体-金属间的相互作用是促进催化剂 Cu-Fe/MB 性能显著提高的主要原因， 该推测可通过下面的实验进一步的证实。