Oxi hóa CO trên xúc tác CuO biến tính Pt trong môi trường có hơi nước và SO2

TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 18, SOÁ T3 - 2015 
 Trang 187 
Oxi hóa CO trên xúc tác CuO biến tính Pt 
trong môi trường có hơi nước và SO2 
 Nguyễn Trí 
 Hà Cẩm Anh 
Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG-HCM 
 Lưu Cẩm Lộc 
 Hoàng Tiến Cường 
 Trịnh Thị Yến Thi 
 Nguyễn Thị Loan Phương 
Viện Công nghệ Hóa học, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam 
 Yu. A. Agafonov 
 N. A. Gaidai 
Viện Hóa hữu cơ Zelinskii, Viện Hàn lâm Khoa học Nga 
( Bài nhận ngày12 tháng 12 năm 2014, nhận đăng ngày 18 tháng 09 năm 2015) 
TÓM TẮT 
Các hệ xúc tác CuO biến tính kim loại 
quý Pt có thành phần tối ưu mang trên hai 
chất mang -Al2O3 và -Al2O3 + CeO2 được 
điều chế. Tính chất lý – hóa của các xúc tác 
được nghiên cứu bằng các phương pháp hấp 
phụ N2 (BET), nhiễu xạ tia X (XRD), hiển vi 
điện tử quét (SEM), hiển vi điện tử truyền qua 
(TEM), khử chương trình nhiệt độ (TPR) và 
chuẩn độ xung (HPC). Sự hấp phụ CO trên 
các tâm hoạt động của các hệ xúc tác được 
nghiên cứu bằng phổ IR-CO trong vùng bước 
sóng 4000 – 400 cm-1. Ảnh hưởng của hỗn 
hợp hơi nước và SO2 đến hoạt tính của các 
hệ xúc tác được khảo sát ở nhiệt độ 200 oC 
và 350 oC với nồng độ oxi, CO, hơi nước và 
SO2 trong hỗn hợp khí lần lượt là 10,5 % mol, 
0,5 % mol, 1,1 % mol và 0,0625 % mol, khí 
cân bằng là N2. Kết quả cho thấy tâm hoạt 
động của các hệ xúc tác là Cu1+ và Pt2+. Trong 
xúc tác CO hấp phụ trên các tâm hoạt động 
Cu2+, Pt2+, CeO2 cũng như -Al2O3, việc bổ 
sung CeO2 giúp tăng hấp phụ CO và mức độ 
khử của xúc tác, nhưng làm giảm diện tích bề 
mặt riêng và độ phân tán của xúc tác. Xúc tác 
Pt + CuO mang trên -Al2O3 + CeO2 có hoạt 
tính cao nhưng làm việc kém bền hơn so với 
xúc tác mang trên -Al2O3. Hỗn hợp hơi nước 
SO2 đầu độc thuận nghịch hai xúc tác Pt-
CuO ở nhiệt độ 350 oC và bất thuận nghịch ở 
200 oC. 
Từ khóa: CO oxidation, Pt-modified CuO catalyst, CeO2, water vapour, SO2. 
MỞ ĐẦU 
Độ bền của chất xúc tác là một đại lượng quan 
trọng quyết định hiệu quả kinh tế của các quá trình 
có sử dụng xúc tác nói chung và quá trình oxi hóa 
xúc tác hỗn hợp khí nói riêng [1]. Thực tế, bên 
cạnh CO, trong hỗn hợp khí thải còn có các tạp 
chất khác như hơi nước (sản phẩm của quá trình 
đốt cháy nhiên liệu), hợp chất chứa lưu huỳnh 
(SOx hoặc H2S),, ảnh hưởng đến hoạt độ và độ 
Science & Technology Development, Vol 18, No.T3- 2015 
Trang 188 
bền của xúc tác. Do vậy, ngoài tiêu chí có hoạt tính 
cao thì xúc tác cần làm việc bền trong môi trường 
có tạp chất. Trong các nghiên cứu trước đây của 
chúng tôi [2], quy trình điều chế, các đặc trưng hóa 
lý và thành phần tối ưu các hệ xúc tác Pt + CuO 
mang trên -Al2O3 và -Al2O3 + CeO2 cho phản 
ứng oxi hóa CO đã được xác định. Các xúc tác có 
hoạt tính cao được xác định là 0,1 % kl Pt + 10 % 
kl CuO/Al2O3 (PtCu/Al) và 0,1 % kl Pt + 10 % kl 
CuO + 20 % kl CeO2/Al2O3 (PtCu/CeAl). Để làm 
sáng tỏ mối quan hệ giữa thành phần, hoạt độ và 
độ bền của xúc tác đối với các tạp chất, làm cơ sở 
để chọn được hệ xúc tác Pt-CuO có hoạt tính tốt 
hướng đến ứng dụng trong thực tế, trong bài báo 
này bản chất tâm hoạt động của xúc tác được xác 
định và ảnh hưởng của hơi nước và SO2 đến hoạt 
tính oxi hóa CO đã được khảo sát. 
 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 
Các hệ xúc tác Pt + CuO mang trên chất mang 
-Al2O3 và -Al2O3 + CeO2 được điều chế bằng 
phương pháp tẩm lần lượt theo quy trình như được 
trình bày trong [2]. Bản chất tâm hoạt động trong 
các xúc tác cho phản ứng oxi hóa CO được xác 
định trên cơ sở kết hợp các đặc trưng hóa lý đã 
được phân tích trong [2] và phổ hồng ngoại của 
các mẫu xúc tác hấp phụ CO. Phổ hồng ngoại IR 
được phân tích trên thiết bị phân tích Nicolet –
Spectrometer 460 trong vùng bước sóng 4000 – 
400 cm-1. Trước khi phân tích phổ IR, các mẫu xúc 
tác oxit kim loại được xử lý ở 600 oC và các mẫu 
chứa Pt được xử lý ở 300 oC trong dòng oxi với 
tốc độ dòng là 5 lít/giờ trong 1 giờ. Sau xử lý hạ 
nhiệt độ mẫu đến nhiệt độ phòng và hấp phụ CO ở 
áp suất PCO = 8 mm Hg hoặc 15 mm Hg trong 20 
phút. Sau đó phân tích phổ IR mẫu xúc tác hấp phụ 
CO. Tiếp theo, giải hấp CO ở áp suất 10-3 Tor ở 
nhiệt độ phòng hoặc 100 oC trong 20 phút và phân 
tích lại phổ IR của xúc tác. Trước khi tiến hành 
phản ứng, các xúc tác được hoạt hóa trong dòng 
không khí với lưu lượng 12 lít/giờ ở 300 oC trong 
4 giờ. Phản ứng oxi hóa CO trong môi trường có 
hỗn hợp tạp chất hơi nước và SO2 được tiến hành 
trong sơ đồ dòng vi lượng ở nhiệt độ phản ứng 200 
oC và 350 oC. Nồng độ các chất khí O2 và CO lần 
lượt là 10,5 % mol và 0,5 % mol, còn lại là N2. 
Nồng độ tạp chất hơi nước và SO2 trong hỗn hợp 
khí lần lượt là 1,1 % mol và 0,0625 % mol. Hỗn 
hợp phản ứng được phân tích trên máy phân tích 
sắc ký khí Agilent Technologies 6890 Plus, sử 
dụng đầu dò TCD, cột HP-PLOT Molecular-Seive 
5A. 
 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 
 Đặc trưng hóa lý của xúc tác 
Theo kết quả phân tích của chúng tôi trong 
[2], giản đồ XRD của xúc tác PtCu/Al có các đỉnh 
đặc trưng cho tinh thể CuO (2 = 35,5 ; 38,6 ; 
48,8 ; 58,3 ; 61,5 ; 67,9 ) có cường độ mạnh 
nhất, các đỉnh đặc trưng cho -Al2O3 (2 = 37; 
46; 67,7), CuAl2O4 (2 = 45 ; 56 ; 59 ; 66 ) 
và Pt (2 = 39,7 ; 46,2 ; 67,6 ) có cường độ yếu. 
Việc tạo thành CuAl2O4 được giải thích là do sự 
khuếch tán của ion Cu2+ vào mạng của -Al2O3 và 
xảy ra tương tác giữa chúng [3]. Trong giản đồ 
XRD của xúc tác PtCu/CeAl bên cạnh các đỉnh 
đặc trưng của -Al2O3, CuO, CuAl2O4, Pt như 
trong mẫu PtCu/Al, còn xuất hiện các đỉnh đặc 
trưng cho CeO2 ở 2 = 28,6; 33 ; 47,4 ; 56,3 ; 
59 o; 69,4 ; 76,7 o; 79 . Trong các xúc tác này 
CuO và CeO2 tồn tại ở dạng tinh thể kết tinh tốt, 
còn các thành phần khác tồn tại ở trạng thái phân 
tán cao hoặc vô định hình. Tinh thể CeO2 tương 
tác yếu với chất mang có cường độ đỉnh là mạnh 
nhất. 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 18, SOÁ T3 - 2015 
 Trang 189 
 a) PtCu/Al b) PtCu/CeAl 
Hình 1. Ảnh FE-SEM của các xúc tác 
 a) PtCu/Al b) PtCu/CeAl 
Hình 2. Ảnh TEM của các xúc tác 
Ảnh SEM (Hình 1) cho thấy ở cả 2 xúc tác 
xuất hiện các hạt hình cầu tương đối đồng trên bề 
mặt chất mang. Ảnh TEM (Hình 2) cho thấy, trong 
cả 2 xúc tác PtCu/Al và PtCu/CeAl đều quan sát 
thấy các hạt Pt có kích thước 1–3 nm phân tán rải 
rác, còn CuO tập trung thành từng cụm. 
Bảng 1. Diện tích bề mặt riêng của các mẫu xúc tác (SBET), kích thước quần thể Cu (dCu), độ phân 
tán của Cu (γCu), nhiệt độ khử cực đại (Tmax) và mức độ khử của ion Cu+ (KRed, %) của các mẫu 
xúc tác. 
Xúc tác SBET, m2/g dCu, nm 
γCu, % Tmax, C 
KRed, % 
Science & Technology Development, Vol 18, No.T3- 2015 
Trang 190 
PtCu/Al 95,9 11,6 13,42 274, 400 36,7 
PtCu/CeAl 80,1 35,2 4,45 255 45,8 
Kết quả Bảng 1 cho thấy bổ sung CeO2 một 
mặt làm giảm diện tích bề mặt riêng của xúc tác 
1,2 lần, mặt khác làm suy yếu tương tác giữa CuO 
và -Al2O3 dẫn đến làm giảm cường độ dao động 
đặc trưng của CuAl2O4 trong giản đồ XRD, làm 
tăng kích thước quần thể Cu từ 11,6 nm lên đến 
35,2 nm và giảm mạnh độ phân tán Cu từ 
13,42 % xuống 4,45 %. 
Kết quả phân tích khử chương trình nhiệt độ 
của 2 xúc tác được nêu trong Bảng 1, trên xúc tác 
PtCu/Al có 2 đỉnh khử ở nhiệt độ 274 oC và vai 
khử ở 400 oC, tương ứng đặc trưng cho sự khử của 
cluster CuO và CuO khối tương tác yếu với chất 
mang thành Cuo [4, 5]. Không xuất hiện đỉnh khử 
của Pt, theo tài liệu tham khảo [6] trong vùng nhiệt 
độ 300 500 oC hoặc ở 240 °C theo [7]. Khi bổ 
sung 20 % CeO2 vào thành phần chất mang, trên 
giản đồ khử chương trình nhiệt độ (không trình 
bày) của xúc tác PtCu/CeAl chỉ xuất hiện 1 đỉnh 
khử duy nhất ở nhiệt độ 255 oC đặc trưng cho sự 
khử của cluster CuO. Bổ sung CeO2 làm suy yếu 
tương tác của CuO với chất mang, dẫn tăng mức độ 
khử của xúc tác. Mức độ khử của xúc tác PtCu/Al 
có và không có CeO2 lần lượt là 36,7 % và 45,8 %. 
Theo tác giả [4] các ion oxi mạng trên bề mặt của 
CeO2 có thể hình thành liên kết với các ion Cu2+, 
hay nói cách khác liên kết của các ion oxi trên ranh 
giới phân chia pha của các ion Cu2+ và các ion Ce2+ 
để hình thành liên kết Cu-O-Ce, sự liên kết giữa 
Cu và Ce khiến cho tính khử của Cu tốt hơn. 
 a) -Al2O3 hấp phụ CO 
b) 10 % CuO/-Al2O3 
2260 2240 2220 2200 2180 2160 2140 2120 2100
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
Oxidised and depressure at 600C
add 15mm(Hg) CO
g-Al
2
O
3
2155
2232
2204
K
ub
el
ka
 M
un
k,
 a
.u
.
Wavenumbers, cm-1
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 18, SOÁ T3 - 2015 
 Trang 191 
c) 20 %CeO2/-Al2O3 
f) 0,1 % Pt+10 % CuO+ 20 % CeO2/-Al2O3 
Hình 3. Phổ IR của các xúc tác 
Phổ IR của CO hấp phụ trên chất mang γ-
Al2O3 (Hình 3a) có một dao động chính ở 2204 cm-
1 đặc trưng cho sự hấp phụ CO trên các tâm acid 
Lewis yếu của các cation Al3+ chưa bão hòa dạng 
phối trí tetrahedral [8] và hai dao động yếu ở 2155 
và 2232 cm-1. 
Trên phổ IR của CO hấp phụ trên Cu/Al 
(Hình 3b), ngoài dải dao động Al2O3–CO trên 
cation Al3+ chưa bão hòa dạng phối trí octahedral 
ở 2194 cm-1, còn xuất hiện dao động ở 2125 cm-1, 
đặc trưng cho dao động của Cu+-CO [8], với 
cường độ mạnh hơn nhiều. Ion Cu+ được tạo thành 
do sự khử của Cu2+ trong điều kiện có hấp phụ có 
CO. 
Phổ IR của CO hấp phụ trên xúc tác 20 % 
CeO2/Al2O3 (Hình 3c) có hai dao động ở 2115 cm-
1 và 2177 – 2180cm-1, đặc trưng cho phức CeO2–
CO và một dải dao động ở 2197 cm-1, đặc trưng 
cho hấp phụ CO trên tâm acid Lewis của chất 
mang. Kết quả khẳng định CO hấp phụ cả trên γ-
Al2O3 và CeO2. Tăng áp suất của CO hấp phụ từ 8 
mmHg lên 15 mm Hg, vị trí của dải hấp phụ dịch 
chuyển sang vùng bước sóng dài hơn (2180 cm-1 
so với 2177 cm-1). Có thể cho rằng trên bề mặt xúc 
tác tồn tại hai loại tâm CeO2: CeO2 tự do và CeO2–
Al2O3 liên kết với chất mang. Điều này cho thấy 
rất có thể liên kết CeO2–Al2O3 đã hình thành. 
Phổ IR CO hấp phụ của xúc tác Pt/-Al2O3 
(Hình 3d) ngoài đỉnh dao động của phức Al2O3–
CO ở 2200 cm-1 còn có một dao động mạnh ở 2118 
cm-1 và rất yếu ở 2174 cm-1. Theo tác giả [9], dao 
động đặc trưng cho phức nguyên tử Pt CO ở bước 
sóng 2100 cm-1. Do đó hai dao động ở 2118 cm-1 
và 2174 cm-1 được cho là đặc trưng tương ứng cho 
Pt2+–CO và Pt4+– CO. Như vậy trên xúc tác này Pt 
tồn tại chủ yếu ở trạng thái Pt2+. 
Phổ IR của các xúc tác PtCu/Al và 
PtCu/CeAl (Hình 3e và f) có dao động ở vùng 
2110 – 2131 cm-1, đặc trưng cho phức Cu+– CO. 
Qua kết quả phân tích phổ IR của các mẫu xúc tác 
sau khi giải hấp ở áp suất 10-3 Tor, vẫn còn dao 
động đặc trưng cho phức Cu+ O nhưng chuyển 
dịch vào vùng dao động thấp hơn. Cho thấy trên 
bề mặt xúc tác có các dạng Cu+ khác nhau và hấp 
phụ CO trên tâm Cu1+ bền. 
Như vậy trong các xúc tác PtCu/Al và 
PtCu/CeAl tồn tại tâm hoạt động Cu1+ và Pt2+. Sự 
xuất hiện dải dao động ở 2119 2131 cm-1 cho 
thấy việc khử các ion Cu2+ trên xúc tác này diễn ra 
dễ dàng. Thật vậy, trong Bảng 1 mức độ khử của 
ion Cu trên xúc tác PtCu/Al và PtCu/CeAl đạt 
tương ứng là 36,7 % và 45,8 %, cao hơn nhiều so 
với xúc tác không có Pt. Mức độ khử của xúc tác 
Cu/Al và Cu/CeAl tương ứng là 13 % và 17,6 % 
[2,3]. 
Hoạt tính các xúc tác trong phản ứng oxi hóa 
carbon monoxide 
Hoạt tính xúc tác trong môi trường phản ứng 
không có tạp chất 
Để so sánh hoạt tính của các xúc tác cần tiến 
hành phản ứng ở cùng điều kiện: nhiệt độ phản 
ứng (T), nồng độ các tác chất (
o
COC , 
o
O2
C
) và độ 
chuyển hóa CO (X). Theo kết quả nghiên cứu 
trước đây [2] chọn điều kiện phản ứng để độ 
chuyển hóa đầu của CO ~ 95 % ở 200 và 350 oC
Science & Technology Development, Vol 18, No.T3- 2015 
Trang 192 
Bảng 2. Độ chuyển hóa (X) và tốc độ phản ứng oxi hóa CO (r) trên các xúc tác ứng với tốc độ thể 
tích (V) và nhiệt độ phản ứng (T) khác nhau, cùng điều kiện o
OC 2
= 10,5 % mol, o
COC = 0,5 % mol. 
Xúc tác T (oC) V (h-1 ) X (%) r (mmol.g-1.h-1) 
PtCu/Al 
200 1,2.103 94,0 2,8 
350 7,1.105 98,0 175,0 
PtCu/CeAl 
200 1,6.105 98,3 39,5 
350 10,7.105 95,9 256,3 
Kết quả Bảng 2 cho thấy tốc độ phản ứng oxi 
hóa CO trên xúc tác PtCu/CeAl cao gấp 14 và 1,5 
lần so với xúc tác PtCu/Al tương ứng ở nhiệt độ 
200 oC và 350 oC. Điều này được lý giải do CeO2 
một mặt làm tăng mức độ khử xúc tác, mặt khác, 
trên xúc tác PtCu/CeAl tâm hấp phụ của CO bên 
cạnh ion Cu+1, Pt2+ và Al3+ như trong xúc tác 
PtCu/Al còn thêm CeO2, đồng thời sự hấp phụ CO 
trên xúc tác biến tính CeO2 bền hơn so với trên xúc 
tác PtCu/Al như kết quả nghiên cứu IR CO hấp 
phụ đã chứng minh. Khảo sát hoạt tính của các xúc 
tác trong môi trường phản ứng không có tạp chất, 
nhận thấy cả 2 xúc tác có hoạt độ ổn định trong 
suốt 30 giờ phản ứng. Điều này cho phép kết luận 
các xúc tác bền ở cả 2 nhiệt độ phản ứng 200 và 
350 oC. 
Hoạt tính xúc tác trong môi trường phản ứng 
có tạp chất có hơi nước + SO2 
Hình 4 cho thấy trong môi trường có cả SO2 
và hơi nước, hoạt tính cả 2 xúc tác đều giảm. Ở 
nhiệt độ phản ứng 200 oC hoạt tính của 2 xúc tác 
giảm nhanh hơn so với ở 350 oC. Điều này có thể 
được giải thích là do ở nhiệt độ thấp sự hấp phụ 
tạp chất trên bề mặt xúc tác mạnh hơn. Trên xúc 
tác PtCu/Al trong môi trường có tạp chất hoạt độ 
giảm chậm hơn so với xúc tác PtCu/CeAl. Trên 
xúc tác thứ nhất ở 200 oC độ chuyển hóa CO giảm 
từ 95 % xuống đến ~ 0 % sau 60 phút, còn ở 350 
oC trong 20 phút đầu độ chuyển hóa giảm xuống 
đến 40 %, sau đó giá trị X không đổi. Trên xúc tác 
thứ hai độ chuyển hóa CO ở cả hai nhiệt độ đều 
giảm đến ~ 0 % trong 15 phút phản ứng. Điều này 
có thể do xúc tác PtCu/CeAl có diện tích bề mặt 
riêng thấp hơn, độ phân tán Cu rất thấp và thấp 
hơn so với PtCu/Al 3 lần. Lượng tâm CuO giới 
hạn trên bề mặt xúc tác PtCu/CeAl làm cho độ bền 
của nó giảm. Cần lưu ý rằng trên xúc tác có CeO2, 
tuy cùng điều kiện phản ứng (nồng độ tác chất và 
tạp chất giống nhau) nhưng để có cùng độ chuyển 
hóa đầu là 0,95 thì tốc độ hỗn hợp phản ứng cho 
xúc tác PtCu/CeAl cao hơn và lượng SO2 tham gia 
phản ứng tính trên 1 gam xúc tác phản ứng đối với 
xúc tác PtCuCeAl cao gấp 13,5 và 1,5 lần so với 
xúc tác PtCuAl tương ứng ở nhiệt độ 200 oC và 
350 oC, cũng góp phần làm cho hoạt tính của xúc 
tác giảm nhanh hơn. 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 18, SOÁ T3 - 2015 
 Trang 193 
A) Xúc tác PtCu/Al B) Xúc tác PtCu/CeAl 
Hình 4. Độ bền của các xúc tác trong phản ứng oxi hóa CO có hỗn hợp tạp chất SO2 + hơi nước và khả năng hồi 
phục của các xúc tác ở nhiệt độ 200 và 350 oC ( o
COC = 0,5 % mol; o
2O
C = 9,2 % mol ; o O2HC = 1,1 % mol và 
o
2SO
C = 
0,0625 % mol). 
Hình 5. Giản đồ XRD của xúc tác PtCu/CeAl trước và sau khi phản ứng trong môi trường phản ứng oxi hóa CO có 
hỗn hợp tạp chất SO2 + hơi nước ở nhiệt độ 200 và 350 oC ( - Đồng sulfat; o- Ceri oxit sulpit) 
Sau khi đầu độc, ngắt dòng SO2 + hơi nước, 
ở nhiệt độ phản ứng 350 oC hoạt tính của cả hai 
xúc tác dần hồi phục trở lại hoạt tính ban đầu, còn 
ở 200 oC hoạt tính hầu như không hồi phục (Hình 
4). Kết quả phân tích thành phần pha xúc tác 
PtCu/CeAl trước và sau khi phản ứng có tạp chất 
(Hình 5) cho thấy, trên giản đồ XRD của các mẫu 
xúc tác vẫn xuất hiện các dao động đặc trưng cho 
CeO2 và CuO. Tuy nhiên đối với xúc tác sau khi 
đã phản ứng ở 200 oC trên giản đồ XRD xuất hiện 
thêm đồng sulfat (Cu2SO4) ở 2 = 28,2 o và ceri 
oxit sulfit (Ce4O4S3) ở 2 = 28,7 o, điều này không 
Science & Technology Development, Vol 18, No.T3- 2015 
Trang 194 
xảy ra với xúc tác đã trải qua phản ứng ở 350 oC. 
Kết quả nghiên cứu trên xúc tác oxit kim loại 
CuO/-Al2O3 [10] cũng thu được kết quả tương tự, 
ở nhiệt độ 250 oC, khi có đồng sulfat tạo thành hoạt 
tính xúc tác không hồi phục. Theo các tác giả [11], 
phản ứng SO2 với oxi tạo SO3 thuận lợi ở nhiệt độ 
thấp hơn 
350 oC và SO3 tương tác với kim loại hoạt động 
tạo dạng sulfat làm mất hoạt tính xúc tác. Điều này 
cho phép kết luận việc tạo thành sunphat của các 
kim loại hoạt động là nguyên nhân gây nên sự đầu 
độc bất thuận nghịch của xúc tác trên cơ sở CuO. 
CO oxidation over Pt-modified CuO 
catalysts in the presence of water vapour 
and SO2 
 Nguyen Tri 
 Ha Cam Anh 
University of Technology, VNU-HCM 
 Luu Cam Loc 
 Hoang Tien Cuong 
 Trinh Thi Yen Thi 
 Nguyen Thi Loan Phuong 
Institute of Chemical Technology, VAST 
 Yu. A. Agafonov 
 N. A. Gaidai 
 N.D.Zelinsky Institute of Organic Chemistry, RAS 
ABSTRACT 
The optimal Pt-modified CuO supported 
on -Al2O3 and -Al2O3 + CeO2 catalysts have 
been prepared. Physico-chemical 
characteristics of catalysts were investigated 
and determined by the methods of N2 
adsorption (BET), X-ray diffraction (XRD), 
scanning electron microscope (SEM), 
transmission electron microscopy (TEM), 
temperature-programmed reduction (TPR), 
and hydrogen pulse chemisorption (HPC). 
The characteristics of carbon monoxide (CO) 
adsorption on catalysts were defined by the 
method of infrared spectroscopy (IR) in the 
range of 4000 – 400 cm-1. The effect of the 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 18, SOÁ T3 - 2015 
 Trang 195 
mixture of water vapour and SO2 on the 
activity of these catalysts for the CO oxidation 
was assessed. Reactions were conducted at 
200oC and 350oC in the absence and 
presence of the mixture of water vapour (1.1 
mol %) and SO2 (0.0625 mol %). 
Concentrations of O2 and CO in the gas 
mixture were 9.2 mol % and 0.5 mol %, 
respectively. The results showed that in the 
catalysts there exist highly active centers 
Cu1+ and Pt2+. On the catalysts the 
adsorption of CO on Cu2+, Pt2+, CeO2, and -
Al2O3 centres was observed. Addition of CeO2 
led to increase the reductivity, CO adsorption 
but decrease in specific surface area of 
catalyst. The result PtCu/CeAl catalyst shown 
higher active, but lower stability compared to 
PtCu/Al catalyst. The mixture of water vapour 
and SO2 showed the reversible poisoning 
toward the Pt-CuO catalysts at a temperature 
of 350 oC, but irreversible at 200 oC. 
Keywords: CO oxidation, Pt-modified CuO catalyst, CeO2, water vapour, SO2. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. J. Hagen, Industrial Catalysis, Wiley-VCH, 
Weinheim, Germany (2006). 
[2]. L.C. Lộc, Đ.T.T. Mai, N. Trí, H.T. Cường, 
B.T. Hương, H.S Thoảng, Khảo sát các chất 
xúc tác hỗn hợp oxide-kim loại trên cơ sở 
CuO và Pt cho phản ứng oxy hóa carbon 
monoxide, Tạp chí Hóa học, 48, 4C, 84-89 
(2010). 
[3]. L.C. Loc, H.T. Cuong, N. Tri, H.S. Thoang, 
Influence of CeO2 on properties and activity 
of oxide catalysts in carbon monoxide 
oxidation, Journal of Chemistry and 
Chemical Engineering, 4, 2, 48-55 (2010). 
[4]. W.P. Dow, Y.P. Wang, T.J. Huang, TPR and 
XRD studies of yttria-doped ceria/-alumina-
supported copper oxide catalyst, Applied 
Catalysis A: General, 190, 25-34 (2000). 
[5]. E. Moretti, M. Lenarda, L. Storaro, A. Talon, 
T. Montanari, G. Busca, E. R. Castellón, A. 
J. López, M. Turco, G. Bagnasco, R. Frattini, 
One-step synthesis of a structurally 
organized mesoporous CuO-CeO2-Al2O3 
system for the preferential CO oxidation, 
Applied Catalysis A: General, 335, 46-55 
(2008). 
[6]. S. Subramanian, Temperature - programmed 
reduction of platinum group metals catalysts, 
Platinum Metals Review, 36, 98-103 (1992). 
[7]. S.R. De Miguel, G.T. Baronetti, A.A. Castro, 
O.A. Scelza, Platinum-Tin/Alumina 
catalyst: modification of the metallic phase 
after successive oxidation - reduction 
cycles, Applied Catalysis, 45, 61-69 (1988).
Science & Technology Development, Vol 18, No.T3- 2015 
Trang 196 
[8]. V.A. Sadykov, R.V. Bunina, G.M. Alikina, 
A.S. Ivanova, D.I Kochubei, B.N 
Novgorodov, E.A. Paukshtis, V.B. 
Fenelonov, et al., Supported 
CuO+Ag/Partially stabilized zirconia 
catalysts for the selective catalytic reduction 
of NOx under lean burn conditions: 1. Bulk 
and surface properties of the catalysts, 
Journal of Catalysis, 200, 1, 117- 130 (2001). 
[9]. V.A. Sadykov, T.G. Kuznetsova, V.P. 
Doronin, T.P. Sorokina, G.M. Alkina, D.I. 
Kochubei, B.N. Novgorodov, E.A. 
Paukshtis, et al., Zirconia pillared clays: 
Synthesis, characterization and catalytic 
properties in NOx selective reduction by 
hydrocarbons in the oxygen excess, 
Chemistry for Subtainable Development, 11, 
249-262 (2003). 
[10]. H.T. Cường, L.C. Lộc, N. Trí, Ảnh hưởng 
của hơi nước và lưu huỳnh dioxit đến hoạt 
tính các hệ xúc tác CuO/-Al2O3 trong phản 
ứng oxi hóa carbon monoxit và p-xylen, Tạp 
chí Hóa học, 47, 6A, 56-64 (2009). 
[11]. C. Grisel, M. Ramón, V.L. Carlos, Promoting 
and inhibiting effect of SO2 on propane 
oxidation over Pt/Al2O3, Catalysis 
Communications, 3, 11, 533-539 (2002).