脱氧原理

2CO + O2 = 2CO2

目前，利用 CO 氧化技术脱除体系中少量的 CO 报道较多，反应机理早期认为主要遵从 Eley-Ridea 机 理 ， 但 现 在 普 遍 认 为 主 要 依 照 LangmuirHinshelwood 机理[6]，即 CO 与 O2分子在活性中心发 生竞争吸附，两种吸附态分子再发生反应生成产物 CO2。

用于 CO 低温氧化的催化剂有金催化剂、钯催 化剂、铂催化剂、钴催化剂、铜催化剂等[，而利 用 CO 催化脱氧是一种创新，可以借鉴 CO 低温氧 化催化剂，但是其截然相反的富 CO 贫 O2条件使得 催化效果可能有不同的表现。例如，徐贤伦等考察 钯催化剂对体积分数分别为 CO 88%、H2 1.0%、CO2 0.4%、O2 0.4%的合成气脱氧活性，发现在脱氧温度 为 65~200 ℃内，能将 O2脱至 8×10-6，但脱氧反应 前后 CO、CO2含量无明显变化，表明在富 CO 贫 O2 条件下，钯催化剂几乎没有耗 CO 脱氧的低温催化 活性。

 Pd/γ-Al 2O3催化燃烧甲烷本征动力 学研究表明，贵金属催化燃烧煤层气脱氧遵循 Marsvan Krevelen(MvK)氧化还原机理，此机理认为 甲烷催化燃烧是甲烷与催化剂晶格氧反应生成 CHx，CH4分子的第一个 C-H 键的断裂是整个反应 的决速步骤。

目前对富氧条件下甲烷催化燃烧以净化气体为 目的的研究较多，而在贫氧条件下催化燃烧脱氧文 献报道较少，多以专利形式公开。用于甲烷催化 燃烧的贵金属有 Pd、Pt、Rh、Au 等，其中 Pd、Pt 的活性最好。此外，也有采用 Pt-Pd、Pt -Au 等双贵 金属。非贵金属主要有 Cu、Mn、Co、Ni、Cr、Fe 等过渡金属氧化物和多组分氧化物（包括混合氧化 物、尖晶石型、钙钛矿型）,也有采用雷尼合金作为 活性组分。煤层气耗烃催化燃烧脱氧，通常在较 高的温度下进行。钙钛矿型非贵金属氧化物催化剂 表现出较好的耐热稳定性，尖晶石非贵金属氧化物 晶格排列紧密，有较好的水热稳定性和较高的机械 强度，因此这两类煤层气耗烃脱氧催化剂的研究报 道较多。

载体与助剂

 载体不仅具有担载活性组分和助剂的作用，而 且具有提供附加活性中心和催化剂稳定性等功能。 用于煤层气耗烃脱氧催化剂的载体有α- Al 2O3、γ- Al 2O3、SiO2、ZrO2、CeO2、SnO2 和分子筛，也有采 用惰性载体蜂窝陶瓷。王树东等用堇青石制备了质 量分数分别为 0.18% Pd/3.09% MgO/12.62% Ce-ZrAl -Ox/ 84.11%堇青石催化剂，采用非循环脱氧工艺， 原料气摩尔分数组成为 39.1% CH4，12.60% O2，N2 平衡，实验高 O2浓度下催化脱氧效果，运行 240 h， 产品气中 O 2 体 积 分 数 始 终 维 持 在 0 . 1 % 以  内[19]。耗烃脱氧是强放热反应，脱除 12.60% O2会放 出大量的热，催化剂较长时间维持高活性，表明蜂 窝陶瓷具有良好的抗热冲击性能。 

除载体外助剂也是影响催化剂低温活性和高温 稳定性的主要因素。稀土助剂具有一定的储放氧功 能，能缓解由于富燃贫氧条件加剧的催化剂活性震 荡。碱金属和碱土金属助剂，有利于在反应过程中 提高水的吸附强度，促进催化剂表面碳物种与水分 子之间的反应，从而抑制甲烷裂解导致的催化剂表面积碳。