用共同进料的O₂优先氧化CO（CO-PrOx）是在质子交换膜燃料电池发电之前去除富H₂重整气中痕量CO的有吸引力的途径。尽管Co(II，III)氧化物（Co₃O₄）是一种价格低廉的CO-PrO_x催化剂，但其CO氧化活性、选择性和相稳定性可能会受到其它气体进料组分（H₂、H₂O和CO₂）的影响。此外，关于CO-Prox过程中，这些气体（单独和集体）的影响尚不清楚。

近日，南非开普敦大学Michael Claeys报道了分别采用原位PXRD和磁测量技术，系统地研究了在不同CO-PrO_x环境下，即有无H₂、H₂O或CO₂的情况下，无载体Co₃O₄纳米粒子的性能。

文章要点

1）研究发现，进料中H₂的存在（不含H₂O和CO₂）导致共同进料的O₂竞争性转化为H₂O，同时Co₃O₄还原为Co⁰。Co⁰的存在有利于由CO形成CH₄，但消耗了宝贵的H₂。H₂O的存在会降低Co₃O₄的还原性，但也会通过竞争性表面吸附降低CO的氧化活性。在不存在CO₂的情况下，升高的反应温度，CoO和Co0上可能发生水煤气变换。当存在CO₂时，对Co₃O₄的还原性没有影响，但是会导致但会导致CO₂甲烷化和逆水煤气变换。

这项工作首次通过副反应的发生，揭示了H₂、H₂O和CO₂对目标CO氧化过程进程的单独和共同影响。此外，催化剂的原位表征首次揭示了导致每个副反应发生的钴基相。

Thulani M. Nyathi, et al, Environment-Dependent Catalytic Performance and Phase Stability of Co₃O₄ in the Preferential Oxidation of Carbon Monoxide Studied in situ, ACS Catal., 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c02653

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c02653