Methanol steam reforming is an attractive route to on-board H$_2$ production for fuel cell vehicles, except for the problem of CO byproduct poisoning the fuel-cell electrode. Herein, we show that the CO generation can be lowered remarkably when the reforming reaction is carried out over a bimetallic PdIn catalyst supported on nanoporous silica gel. The Pd-In/silica was prepared by following a conventional impregnation process using aqueous solution of tetraamminepalladium and indium nitrates simultaneously. The In/Pd molar ratio was varied over 0 ~ 4 at a fixed Pd loading of 2 wt%. Among the Pd-In samples prepared in this manner, the sample with In/Pd = 2.5 exhibited the best catalytic performance with negligible CO production at 300 °C, which was superior to that of Pd-In/γ-alumina or Pd-In/MCM-48 mesoporous silica of the same metal loading. Characterization of this catalyst by atomic-resolution transmission electron microscopy indicated that the low CO generation (i.e., high CO$_2$/CO selectivity) is due to the formation of Pd1In1 intermetallic compound-type alloy nanoparticles. Temperature-programmed reduction of the catalytic metal precursors with H2 suggested that the alloy formation could be promoted by the surface silanol groups existing on silica.
메탄올 수증기 개질 반응은 연료 전지 전극을 피독시키는 CO 부산물 문제를 제외하고 연료 전지 차량의 온보드 H$_2$ 생산에 매력적인 방법입니다. 여기서, 우리는 나노다공성 실리카겔에 담지 된 이원금속 Pd-In 촉매로 개질 반응을 수행 할 때 CO 발생을 현저하게 낮출 수 있음을 보여줍니다. 실라카겔에 담지 된 Pd-In 샘플은 테트라 아민 팔라듐과 질산 인듐의 수용액을 동시에 사용하여 기존의 함침 공정에 따라 제조되었습니다. In/Pd 몰비는 2wt %의 고정 된 Pd 로딩에서 0 ~ 4에 걸쳐 변화했습니다. 이러한 방식으로 제조 된 Pd-In 샘플 중, In/Pd = 2.5 인 샘플은 300 ℃에서 CO 생성을 무시할 수 있는 최고의 촉매 성능을 보였으며, 이는 동일한 금속 로딩으로 γ-알루미나 또는 메조다공성 실리카인 MCM-48에 담지된 Pd-In 샘플들 보다 우수했습니다. 원자 분해능 투과 전자 현미경을 이용한 촉매의 특성 분석은 낮은 CO 생성 (즉, 높은 CO$_2$/CO 선택성)이 Pd1In1 금속 간 화합물 합금 나노 입자의 형성 때문이라는 것을 나타냈다. 수소하에서의 촉매 금속 전구체의 온도 프로그램 된 환원은 합금 형성이 실리카에 존재하는 표면 실란올 그룹에 의해 촉진 될 수 있음을 제안했습니다.
