CuSnCe催化剂催化CO⁃PROX性能的研究：制备方法的影响

doi:10.12422/j.issn.1672-6952.2026.04.002

辽宁石油化工大学学报 ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (4): 7-15.DOI: 10.12422/j.issn.1672-6952.2026.04.002

CuSnCe催化剂催化CO⁃PROX性能的研究：制备方法的影响

林鹏雪¹(), 朱鹏程², 王宏浩¹(), 张财顺¹, 韩蛟³, 刘道胜³, 张磊¹, 高志贤¹

^1.辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁抚顺 113001
^2.中石油昆仑燃气有限公司安徽分公司，安徽合肥 230041
^3.辽宁石油化工大学理学院，辽宁抚顺 113001

收稿日期:2026-03-13 修回日期:2026-05-11 出版日期:2026-08-25 发布日期:2026-07-20
通讯作者: 王宏浩
作者简介:林鹏雪（2000-），女，硕士研究生，从事催化新材料方面的研究；E⁃mail：404364379@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(22379059);辽宁省教育厅基本科研项目(LJ212410148019);辽宁石油化工大学引进人才科研启动基金项目(2019?XJJL?028)

Study on the Catalytic Performance of CuSnCe Catalyst for CO⁃PROX: Influence of Preparation Methods

Pengxue LIN¹(), Pengcheng ZHU², Honghao WANG¹(), Caishun ZHANG¹, Jiao HAN³, Daosheng LIU³, Lei ZHANG¹, Zhixian GAO¹

^1.School of Petrochemical Engineering，Liaoning Petrochemical University，Fushun Liaoning 113001，China
^2.Anhui Branch，PetroChina Kunlun Gas Co. ，Ltd. ，Hefei Anhui 230041，China
^3.College of Science，Liaoning Petrochemical University，Fushun Liaoning 113001，China

Received:2026-03-13 Revised:2026-05-11 Published:2026-08-25 Online:2026-07-20
Contact: Honghao WANG

摘要/Abstract

摘要：

以Ce(NO3)3·6H2O、Cu(NO3)2·3H2O和SnCl4·5H2O为原料、NaOH为沉淀剂，分别采用共沉淀法、沉淀⁃浸渍法和共沉淀⁃水热法制备了CuSnCe⁃C、CuSnCe⁃PI和CuSnCe⁃CH催化剂；运用XRD、BET、H2⁃TPR和XPS等表征技术对催化剂进行表征，并在富氢气氛下进行了CO优先氧化性能评价。结果表明，制备方法对催化剂的物理性质、化学性质及催化性能均有显著影响，其中采用沉淀⁃水热法制备的CuSnCe⁃CH催化剂表现出最佳的催化性能；在常压、反应温度为140 ℃、氧过量系数为2.6和质量空速为20 244 mL/（g·h）的条件下，该催化剂的CO转化率最高（94.9%），CO氧化选择性为43.2%；CuSnCe⁃CH催化剂具有平均晶粒粒径小、比表面积较大、高分散的CuO较多、还原温度较低及氧空位数量较多的特点，展现出最佳的CO优先氧化性能。

关键词: CO优先氧化, 催化剂制备, CuSnCe催化剂

Abstract:

Using Ce(NO3)3·6H2O, Cu(NO3)2·3H2O, and SnCl4·5H2O as raw materials, and NaOH as the precipitant, CuSnCe⁃C, CuSnCe⁃PI, and CuSnCe⁃CH catalysts were prepared by co⁃precipitation, precipitation⁃impregnation, and co⁃precipitation⁃hydrothermal methods, respectively. The catalysts were characterized using characterization techniques such as XRD, BET, H2⁃TPR, and XPS, and their CO preferential oxidation performance was evaluated under a hydrogen⁃rich atmosphere. The results show that changes in preparation methods significantly affect the physical and chemical properties as well as the catalytic performance of the catalysts. Among them, the CuSnCe⁃CH catalyst prepared by the co⁃precipitation⁃hydrothermal method exhibits the best catalytic performance. Under atmospheric pressure, at a reaction temperature of 140 ℃, an oxygen excess factor of 2.6, and a mass space velocity of 20 244 mL/(g·h), the CO conversion rate reaches a maximum of 94.9%, with a CO oxidation selectivity of 43.2%. Consistent with the characterization results,catalysts with smaller average grain size, larger specific surface area, higher CuO dispersion, lower reduction temperature, and higher oxygen vacancy content exhibit the best CO preferential oxidation performance.

Key words: CO preferential oxidation, Catalyst preparation, CuSnCe catalyst

中图分类号:

TE08

林鹏雪, 朱鹏程, 王宏浩, 张财顺, 韩蛟, 刘道胜, 张磊, 高志贤. CuSnCe催化剂催化CO⁃PROX性能的研究：制备方法的影响[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2026, 46(4): 7-15.

Pengxue LIN, Pengcheng ZHU, Honghao WANG, Caishun ZHANG, Jiao HAN, Daosheng LIU, Lei ZHANG, Zhixian GAO. Study on the Catalytic Performance of CuSnCe Catalyst for CO⁃PROX: Influence of Preparation Methods[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2026, 46(4): 7-15.

图/表 10

图1 CuSnCe催化剂的XRD谱图（a）整体图（b）局部放大图（c） (111)晶面放大图

Fig.1 XRD spectrum of CuSnCe catalyst

表1 CuSnCe催化剂的XRD数据

Table 1 XRD data of CuSnCe catalyst

催化剂	晶胞参数/nm	平均晶粒粒径/nm
CeO₂(标准卡片)	0.541 0
CuSnCe⁃C	0.539 9	59.4
CuSnCe⁃PI	0.540 7	43.3
CuSnCe⁃CH	0.540 1	25.6

图2 CuSnCe催化剂的N2吸附?脱附等温线

Fig.2 N2 adsorption?desorption isotherm of CuSnCe catalyst

表2 CuSnCe催化剂的比表面积、孔体积和平均孔径

Table 2 Specific surface area, pore volume and average pore diameter of CuSnCe catalyst

催化剂	比表面积/(m²·g^-1)	孔体积/（cm³·g^-1）	平均孔径/nm
CuSnCe⁃C	1.7	0.011	13.0
CuSnCe⁃PI	3.4	0.014	9.5
CuSnCe⁃CH	13.0	0.041	7.7

图3 CuSnCe催化剂的H2?TPR测试曲线

Fig.3 H2?TPR test curve of CuSnCe catalyst

表3 CuSnCe催化剂在不同还原区间的峰面积占比

Table 3 Percentage of peak area of CuSnCe catalyst in different reduction ranges

催化剂	峰面积占比/%
催化剂	α区间	β区间	γ区间	θ区间
CuSnCe⁃C	0.49	13.45	30.43	55.63
CuSnCe⁃PI	0.22	19.82	24.18	55.78
CuSnCe⁃CH	3.56	18.01	24.03	54.40

图4 CuSnCe催化剂的XPS谱图

Fig.4 XPS spectrum of CuSnCe catalyst

表4 CuSnCe催化剂的XPS分析结果

Table 4 XPS analysis results of CuSnCe catalyst

催化剂	O_ads峰面积占比/%	Ce³⁺峰面积占比/%	I_sat/I_pp
CuSnCe⁃C	29.3	11.1	0.51
CuSnCe⁃PI	32.6	13.3	0.63
CuSnCe⁃CH	36.3	15.9	0.71

图5 CuSnCe催化剂的CO转化率曲线

Fig.5 CO conversion rate curve of CuSnCe catalyst

图6 CuSnCe催化剂的CO氧化选择性曲线

Fig.6 CO oxidation selectivity curve of CuSnCe catalyst

参考文献 33

[1]	XU R S， HE L， LI L， et al. Ultraselective carbon molecular sieve membrane for hydrogen purification［J］. Journal of Energy Chemistry， 2020， 50： 16⁃24.
[2]	吕昌赫，吴殿卿，张楷文，等. Cu⁃Mn⁃Al三元尖晶石催化甲醇重整反应特性［J］. 石油化工高等学校学报， 2024， 37（2）： 50⁃57.
	LÜ C H， WU D Q， ZHANG K W， et al. Characteristics of methanol steam reforming catalyzed by Cu⁃Mn⁃Al ternary spinel［J］. Journal of Petrochemical Universities， 2024， 37（2）： 50⁃57.
[3]	于东北，李学，杨昕毓，等. 沉淀剂对CuO/CeO₂催化剂织构性质及CO催化氧化性能的影响［J］. 辽宁石油化工大学学报， 2023， 43（6）： 48⁃53.
	YU D B， LI X， YANG X Y， et al. The effect of precipitators on the texture properties and CO catalytic oxidation performance of CuO/CeO₂ catalysts［J］. Journal of Liaoning Petrochemical University， 2023， 43（6）： 48⁃53.
[4]	邵明宇，黄传德，宋哲，等. 载体形貌对Pt/CeO₂催化剂甲醇蒸汽重整制氢性能的影响［J］. 低碳化学与化工， 2026， 51（3）： 85⁃96.
	SHAO M Y， HUANG C D， SONG Z， et al. Effect of support morphology on performance of Pt/CeO₂ catalysts for methanol steam reforming to produce hydrogen［J］. Low⁃Carbon Chemistry and Chemical Engineering， 2026， 51（3）： 85⁃96.
[5]	石利斌，彭东岳，李云鹏，等. 有机液体储氢体系以及脱氢催化剂研究进展［J］. 石油学报（石油加工）， 2025， 41（1）： 89⁃103.
	SHI L B， PENG D Y， LI Y P， et al. Research progress of liquid organic hydrogen carrier system and dehydrogenation catalysts［J］. Acta Petrolei Sinica （Petroleum Processing Section）， 2025， 41（1）： 89⁃103.
[6]	殷越玲. 氧化亚铜可控合成及其暴露晶面对CO⁃PROX催化性能影响的研究［D］. 呼和浩特：内蒙古大学， 2015.
[7]	王翰林，张路，马泽，等. 甲醇重整制氢纯化燃料电池发电系统工艺流程优选优化［J］. 当代化工， 2026， 55（3）： 729⁃738.
	WANG H L， ZHANG L， MA Z， et al. Optimization of PEMFC system process using methanol reforming and purifying hydrogen source［J］. Contemporary Chemical Industry， 2026， 55（3）： 729⁃738.
[8]	徐广通，王亚敏，李霄霞. 质子交换膜燃料电池用氢气杂质检测技术进展［J］. 石油炼制与化工， 2025， 56（1）： 1⁃10.
	XU G T， WANG Y M， LI X X. Development and application of impurity detection technologies of hydrogen for proton exchange membrane fuel cells［J］. Petroleum Processing and Petrochemicals， 2025， 56（1）： 1⁃10.
[9]	KIM J D， PARK Y I， KOBAYASHI K， et al. Effect of CO gas and anode⁃metal loading on H₂ oxidation in proton exchange membrane fuel cell［J］. Journal of Power Sources， 2001， 103（1）： 127⁃133.
[10]	YANG L J， ZHOU S， DING T， et al. Superior catalytic performance of non⁃stoichiometric solid solution Ce_1- xCuxO_2- δ supported copper catalysts used for CO preferential oxidation［J］. Fuel Processing Technology， 2014， 124： 155⁃164.
[11]	YAN W M， CHU H S， LU M X， et al. Degradation of proton exchange membrane fuel cells due to CO and CO₂ poisoning［J］. Journal of Power Sources， 2009， 188（1）： 141⁃147.
[12]	MACIEL C G， DE FREITAS SILVA T， PROFETI L P R， et al. Study of CuO/CeO₂ catalyst with for preferential CO oxidation reaction in hydrogen⁃rich feed （PROX⁃CO）［J］. Applied Catalysis A： General， 2012， 431⁃432： 25⁃32.
[13]	HASHMI A S K， HUTCHINGS G J. Gold catalysis［J］. Angewandte Chemie （International ed. in English）， 2006， 45（47）： 7896⁃7936.
[14]	KOO K Y， JUNG U H， YOON W L. A highly dispersed Pt/γ⁃Al₂O₃ catalyst prepared via deposition⁃precipitation method for preferential CO oxidation［J］. International Journal of Hydrogen Energy， 2014， 39（11）： 5696⁃5703.
[15]	GALLETTI C， SPECCHIA S， SARACCO G， et al. Catalytic performance of rhodium⁃based catalysts for CO preferential oxidation in H₂⁃rich gases［J］. Industrial & Engineering Chemistry Research， 2008， 47（15）： 5304⁃5312.
[16]	LI B D， WANG C， YI G Q， et al. Enhanced performance of Ru nanoparticles confined in carbon nanotubes for CO preferential oxidation in a H₂⁃rich stream［J］. Catalysis Today， 2011， 164（1）： 74⁃79.
[17]	GUO X L， YE W X， MA T L. Investigation of the re⁃dispersion of matrix Cu species in CuxCe_1- xO₂ nanorod catalysts and its effect on the catalytic performance in CO⁃PROX［J］. Catalysis Science & Technology， 2020， 10（14）： 4766⁃4775.
[18]	武嘉欣，韩蛟，李学，等. CO优先氧化反应MnCu/Ce催化剂的制备及性能［J］. 燃料化学学报（中英文）， 2024， 52（4）： 565⁃576.
	WU J X， HAN J， LI X， et al. Preparation and properties of MnCu/Ce catalyst for CO preferential oxidation reaction［J］. Journal of Fuel Chemistry and Technology， 2024， 52（4）： 565⁃576.
[19]	MARBÁN G， FUERTES A B. Highly active and selective CuOx/CeO₂ catalyst prepared by a single⁃step citrate method for preferential oxidation of carbon monoxide［J］. Applied Catalysis B： Environmental， 2005， 57（1）： 43⁃53.
[20]	ZHAO Y H， CHEN K Z， ZOU Q， et al. Insights into the essential roles of Tin and chloride species within Cu⁃CeO₂ based catalysts for CO preferential oxidation in H₂⁃rich stream［J］. Journal of Power Sources， 2021， 484： 229181.
[21]	LIU Z G， ZHOU R X， ZHENG X M. Comparative study of different methods of preparing CuO⁃CeO₂ catalysts for preferential oxidation of CO in excess hydrogen［J］. Journal of Molecular Catalysis A： Chemical， 2007， 267（1⁃2）： 137⁃142.
[22]	LIU Z G， ZHOU R X， ZHENG X M. Influence of preparation methods on CuO⁃CeO₂ catalysts in the preferential oxidation of CO in excess hydrogen［J］. Journal of Natural Gas Chemistry， 2008， 17（2）： 125⁃129.
[23]	ZOU Q， ZHAO Y H， JIN X， et al. Ceria⁃nano supported copper oxide catalysts for CO preferential oxidation： Importance of oxygen species and metal⁃support interaction［J］. Applied Surface Science， 2019， 494： 1166⁃1176.
[24]	康玉姝，王丽宝，李永志，等. 水热合成时间对Cu/Ce⁃Zr催化水气变换反应性能的影响［J］. 燃料化学学报（中英文）， 2023， 51（6）： 776⁃782.
	KANG Y S， WANG L B， LI Y Z， et al. Effect of hydrothermal synthesis time on the performance of Cu/Ce⁃Zr catalysts for catalytic water⁃gas shift reaction［J］. Journal of Fuel Chemistry and Technology， 2023， 51（6）： 776⁃782.
[25]	YANG S Q， ZHOU F， LIU Y J， et al. Morphology effect of ceria on the performance of CuO/CeO₂ catalysts for hydrogen production by methanol steam reforming［J］. International Journal of Hydrogen Energy， 2019， 44（14）： 7252⁃7261.
[26]	LIN X T， FU M L， HE H， et al. Synthesis of MnOx⁃CeO₂ using metal⁃organic framework as sacrificial template and its performance in the toluene catalytic oxidation reaction［J］. Acta Physico⁃Chimica Sinica， 2018， 34（6）： 719⁃730.
[27]	XING Y， WU J X， LIU D S， et al. Different metal （Mn， Fe， Co， Ni， and Zr） decorated Cu/CeO₂ catalysts for efficient CO oxidation in a rich CO₂/H₂ atmosphere［J］. Physical Chemistry Chemical Physics， 2024， 26（15）： 11618⁃11630.
[28]	曹栋梁，刘姝，姜雅新，等. 富H₂/CO₂气氛下CuO⁃NiO/CeO₂催化CO⁃PROX性能的研究［J］. 燃料化学学报（中英文）， 2024， 52（4）： 577⁃585.
	CAO D L， LIU S， JIANG Y X， et al. Study on the catalytic performance of CO⁃PROX catalyzed by CuO⁃NiO/CeO₂ in H₂/CO₂ rich atmosphere［J］. Journal of Fuel Chemistry and Technology， 2024， 52（4）： 577⁃585.
[29]	GUO X L， MAO J X， ZHOU R X. Influence of the copper coverage on the dispersion of copper oxide and the catalytic performance of CuO/CeO₂ （rod） catalysts in preferential oxidation of CO in excess hydrogen［J］. Journal of Power Sources， 2017， 371： 119⁃128.
[30]	WANG J， ZHONG L P， LU J C， et al. A solvent⁃free method to rapidly synthesize CuO⁃CeO₂ catalysts to enhance their CO preferential oxidation： Effects of Cu loading and calcination temperature［J］. Molecular Catalysis， 2017， 443： 241⁃252.
[31]	LIANG F L， YU Y， ZHOU W， et al. Highly defective CeO₂ as a promoter for efficient and stable water oxidation［J］. Journal of Materials Chemistry A， 2015， 3（2）： 634⁃640.
[32]	WU D Q， JIANG Y X， ZHANG C S， et al. Synergistic metal⁃support interaction promoting the formation of oxygen vacancies and their role in CO⁃PROX over CuO/NiO⁃CeO₂ catalyst［J］. Journal of Environmental Chemical Engineering， 2024， 12（1）： 111818.
[33]	KIM D H， CHA J E. A CuO⁃CeO₂ mixed⁃oxide catalyst for CO clean⁃up by selective oxidation in hydrogen⁃rich mixtures［J］. Catalysis Letters， 2003， 86（1）： 107⁃112.

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Study on the Catalytic Performance of CuSnCe Catalyst for CO⁃PROX: Influence of Preparation Methods

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[1]	赵德强, 魏海龙, 王甲麟, 李刚, 王良成. 2.3 MW加氢精制加热炉富氧燃烧特性的CFD模拟[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2026, 46(3): 25-32.
[2]	于东北, 李学, 杨昕毓, 张财顺, 韩蛟, 王宏浩, 张磊, 高志贤. 沉淀剂对CuO/CeO₂催化剂织构性质及CO催化氧化性能的影响[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2023, 43(6): 48-53.
[3]	关磊, 范博文, 王莹, 王欣. 一个含氮配体铜配合物的合成、结构及荧光性质[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2023, 43(5): 29-33.
[4]	林长华, 李洋, 陈红伟, 钱伟强, 邓连军. 太阳能加热原油系统设计及热力学性能分析[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2023, 43(1): 43-48.
[5]	陈贤, 柳畅, 王莹, 关磊, 尹鹏鹏, 熊学佳, 金红哲. 两个Co/Ni含氮配体配合物的合成、结构及荧光性质[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2021, 41(6): 15-19.
[6]	范晓光, 顾诗雅, 杨磊, 王鸿愽. 水平微通道内油水两相流压降实验研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2021, 41(6): 9-14.
[7]	李琳, 姜文全, 李婷婷, 杨帆, 宿诗雨, 石杰峰. 竖直圆管内超临界压力低温甲烷传热的数值研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2021, 41(5): 66-71.
[8]	刁国华, 潘立卫, 范琳, 韩新宇, 钟和香. 二氧化碳电化学还原用铜基催化剂研究进展[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2021, 41(4): 1-8.