A study of catalytic activities of mixed oxides containing copper cobalt for selective CO oxidation reaction

Abstract

The objective of this project is to study the effect of weight ratios of mixed oxide containing CuO and Co3O4 to their catalytic activity for selective CO oxidation reaction. This reaction usually is used for the removal of trace CO in H2 stream. The cleaned H2 is used as a main fuel in PEM fuel cells. The weight ratios of copper oxide and cobalt oxide were 10:90, 20:80, 40:60, 60:40, and 80:20. All mixed oxide catalysts were prepared by co-precipitation method and calcined at 500􀁱C. The BET result indicated that mixed oxides contained varying amount of each component have different specific surface areas. It was also found that mixed oxide catalyst contained CuO and Co3O4 with the weight ratio of 20:80 gave the highest specific surface area of 55.2 m2/g. XRD analysis indicated that the average crystallite size of copper oxide in this sample was smaller than 2 nm. and that of cobalt oxide was 14.7 nm. For catalytic activity tests, it was found that the mixed oxide having the highest specific surface area showed the best catalytic activity to selective CO oxidation reaction. CO conversion reached 95.9% with selective CO oxidation of 73.4% at 130 °C. The use of mixed oxide CuO-Co3O4 has dramatically improved the catalytic activity to selective CO oxidation comparing with the use of single metal oxide.

งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาผลกระทบของอัตราส่วนร้อยละของตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะออกไซด์ผสมคอปเปอร์- โคบอลต่์ต่อความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาการเลือกเกิดการเผาไหม้แก่สคาร์บอนมอนอกไซด์ ในสภาวะที่มีแก็สไฮโดรเจนใน ปริมาณมากเกินพอ สำหรับใช้ในการทำเชื้อเพลิงไฮโดรเจนบริสุทธิ์ เพื่อนำไปใช้กับเซลเชื้อเพลิงแบบเยื่อเมมเบรนแลกเปลี่ยน โปรตอนต่อไป โดยอัตราส่วนร้อยละของตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะออกไซด์ผสมคอปเปอร์-โคบอลต์ที่ทำการศึกษา ได้แก่ 10:90, 20:80, 40:60, 60:40 และ 80:20 โดยน้ำหนัก ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะออกไซด์ผสมคอปเปอร์-โคบอลต์ถูกเตรียมด้วยวิธีการ ตกตะกอนร่วม จากผลการทดลองพบว่่า ตัวเร่งปฏิกิริยาที่สัดส่วนร้อยละของคอปเปอร์ออกไซด์และโคบอลต์ออกไซด์ที่ แตกต่างกัน จะมีพื้นที่ผิวจำเพาะของตัวเร่งปฏิกิริยาแตกต่างกันซึ่งที่อัตราส่วนร้อยละของตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะออกไซด์ผสม คอปเปอร์-โคบอลต์ 20:80 โดยน้ำหนัก มีพื้นที่ผิวจำเพาะสูงสุดที่ 55.2 ตารางเมตรต่อกรัม คอปเปอร์ออกไซด์มีขนาดผลึก เฉลี่ยเล็กกว่า 2 นาโนเมตร และโคบอลต์์ออกไซด์มีขนาดผลึกเฉลี่ย 14.7 นาโนเมตร