介孔CeO2的制备及在金催化氧化CO中的应用

论文摘要

我国稀土资源丰富。其中稀土氧化物CeO2以其较为独特的晶体结构和较高的储放氧能力而有着广泛的应用。将CeO2制成介孔在催化等领域效果更佳。目前,关于CeO2的研究已经发展到如何制备出高比表面积、规则孔道结构或孔径尺寸可调的的介孔CeO2材料,使其在催化领域有更广阔的发展空间。本文以中孔炭CMK-3和炭气凝胶为硬模板,通过润湿浸渍的方法制备介孔CeO2材料或含铈复合材料,探讨了浸渍方法、浸渍顺序、模板预处理、模板微结构、模板去除温度、CeO2含量等对产物的影响;对以产物为载体的Au催化剂在CO氧化反应中的催化活性进行了研究。采用低温N2吸附-脱附、XRD、TEM等手段对CeO2材料、含铈复合材料或催化材料的微观结构和形貌进行了表征,并与催化活性关联,探讨了Au催化氧化CO反应中载体和催化反应活性之间的关系。结果表明,以CMK-3为模板合成的CeO2具有二维六方规则结构,孔径分布集中,颗粒尺寸小于10nm。多次浸渍得到CeO2微观结构具有长程有序性,一次浸渍的CeO2微观结构短程有序。提高模板去除温度,CeO2的有序性下降,颗粒尺寸及孔径尺寸增大,比表面积降低,孔径分布集中程度下降。以通过多次浸渍,在350℃去除模板得到的CeO2作为载体,制得的金催化剂在低温CO氧化反应中催化活性最佳,T50%=21.2℃。以炭气凝胶为模板合成介孔CeO2。对模板进行氨处理,产率有明显提高。模板去除温度降低,CeO2的比表面积增加,粒径减小。载体的粒径影响在金催化氧化CO反应中表现显著,载体粒径增大,催化剂活性??。以CMK-3为模板通过多次润湿浸渍的方法合成CeO2/MgAl2O4复合物。不同浸渍顺序决定了CeO2/MgAl2O4复合物的外观颜色和最低模板去除温度。以CeO2/MgAl2O4复合物作为Au催化剂载体进行CO催化氧化实验。随着CeO2含量增加,催化活性升高。通过多次润湿浸渍合成CeO2/SBA-15复合物。当CeO2含量增加,CeO2/SBA-15的比表面积和总孔体积降低,SBA-15孔道内CeO2颗粒尺寸增大。以不同CeO2含量的CeO2/SBA-15作为Ag催化剂载体,CeO2含量为9.6wt%的催化剂催化氧化CO活性较好,T50%为74.9℃。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 概述
• 1.1.1 纳米科技
• 1.1.2 介孔材料
• 1.1.3 铈和氧化铈
• 2的制备方法'>1.2 纳米介孔CeO₂的制备方法
• 1.2.1 模板法
• 1.2.2 溶胶凝胶法
• 1.2.3 水热合成法
• 1.2.4 微乳液法
• 1.2.5 沉淀法
• 1.2.6 气相法
• 2的应用'>1.3 CeO₂的应用
• 1.3.1 在Au催化氧化CO反应中的应用
• 1.3.2 在紫外线遮断剂中的应用
• 1.3.3 在抛光粉中的应用
• 1.3.4 在尾气净化中的应用
• 2复合材料的应用'>1.3.5 CeO₂复合材料的应用
• 2的发展趋势'>1.4 CeO₂的发展趋势
• 1.5 论文选题依据及主要研究内容
• 1.5.1 论文选题依据
• 1.5.2 论文主要研究内容
• 2 实验总述
• 2.1 实验主要药品、仪器
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 材料的制备
• 2.3 材料的表征
• 2.3.1 比表面积和孔分布（BET）
• 2.3.2 粉末X射线衍射（XRD）
• 2.3.3 透射电镜实验（TEM）
• 2.3.4 热重分析（TGA）
• 2.4 催化剂的活性评价
• 2.4.1 催化剂的活性评价装置（1）
• 2.4.2 催化剂的活性评价装置（2）
• 2的制备及在金催化氧化CO中的应用'>3 以CMK-3为模板的CeO₂的制备及在金催化氧化CO中的应用
• 3.1 实验
• 3.1.1 SBA-15的制备
• 3.1.2 CMK-3的制备
• 2的制备'>3.1.3 CeO₂的制备
• 3.1.4 负载型Au催化剂的制备
• 2的影响'>3.2 浸渍方法对CeO₂的影响
• 3.2.1 收率
• 2比表面积及孔结构参数分析'>3.2.2 CeO₂比表面积及孔结构参数分析
• 2形貌及结构分析'>3.2.3 CeO₂形貌及结构分析
• 2的影响'>3.3 模板去除温度对CeO₂的影响
• 2比表面积及孔结构参数分析'>3.3.1 CeO₂比表面积及孔结构参数分析
• 2形貌及结构分析'>3.3.2 CeO₂形貌及结构分析
• 2的CO催化氧化活性研究'>3.4 Au/CeO₂的CO催化氧化活性研究
• 3.5 本章小结
• 2的制备及在金催化氧化CO中的应用'>4 以炭气凝胶为模板的CeO₂的制备及在金催化氧化CO中的应用
• 4.1 实验
• 4.1.1 炭气凝胶的制备
• 2的制备'>4.1.2 CeO₂的制备
• 2的影响'>4.2 模极预处理对CeO₂的影响
• 2的影响'>4.3 模板微结构对CeO₂的影响
• 2的影响'>4.4 模板去除温度对CeO₂的影响
• 2的CO催化氧化活性研究'>4.5 Au/CeO₂的CO催化氧化活性研究
• 4.6 本章小结
• 2复合氧化物材料的制备及在CO氧化反应中的应用'>5 含CeO₂复合氧化物材料的制备及在CO氧化反应中的应用
• 2/MgAl₂O₄的制备及催化活性比较'>5.1 CeO₂/MgAl₂O₄的制备及催化活性比较
• 5.1.1 实验
• 2含量和浸渍顺序对产物的影响'>5.1.2 CeO₂含量和浸渍顺序对产物的影响
• 5.1.3 模板去除温度和浸渍顺序对产物的影响
• 2/MgAl₂O₄的CO催化氧化活性研究'>5.1.4 Au/CeO₂/MgAl₂O₄的CO催化氧化活性研究
• 2/SBA-15的制备及催化活性比较'>5.2 CeO₂/SBA-15的制备及催化活性比较
• 5.2.1 实验
• 2含量对CeO₂/SBA-15复合物的影响'>5.2.2 CeO₂含量对CeO₂/SBA-15复合物的影响
• 2/SBA-15和Ag/CeO₂/SBA-15的CO催化氧化活性研究'>5.2.3 Au/CeO₂/SBA-15和Ag/CeO₂/SBA-15的CO催化氧化活性研究
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢