论文摘要
纳米尺寸的高分散负载型Au催化剂以其特有的催化活性和高选择性而被广泛地研究。Au/ZrO2作为催化剂时因其对催化CO氧化,水-汽变换（water-gas shift, WGS）以及不饱和烃加氢等反应表现出独特的催化活性而引起人们广泛的研究兴趣。迄今为止有关Au/ZrO2催化剂的研究主要集中在负载Au纳米颗粒的尺寸效应、化学态、制备方法以及ZrO2的晶相结构上,这主要是因为它们对催化特性有着重要的影响。然而,有关Au/ZrO2的界面特性和热稳定性的研究报道较少,而这两者对于ZrO2担载的Au催化剂的催化性能以及寿命也至关重要的影响。为了从原子分子水平上理解和认识Au/ZrO2界面相互作用以及催化剂的结构,本论文主要利用同步辐射光电子发射谱（SRPES）、X射线光电子能谱（XPS）和低能电子衍射（LEED）对比研究了纳米尺寸的Au分别在有序ZrO2（111）薄膜和接近实际催化的多孔ZrO2薄膜上的生长、界面电子结构以及稳定性。其主要的研究结果如下:1.采用两种不同方法制备ZrO2薄膜,其一是利用接近实际催化剂制备的自旋涂膜（Spin-coating）技术将乙醇锆（Zr（OC2H5）-4）前驱态溶液旋涂在SiO2/Si上,然后700℃煅烧12小时,扫描电镜（SEM）观测其表面形貌为海绵状多孔纳米结构。另一种方法是在超高真空中在Pt（111）单晶表面上1×10-6Torr氧气氛围下外延生长有序ZrO2（111）薄膜,低能电子衍射仪（LEED）展示出（1×1）和（2×2）共存的衍射斑点结构。2.利用光电子能谱研究Au在具有两种不同表面结构的ZrO2薄膜上的生长,Au/ZrO2界面相互作用。结果表明,室温下沉积Au在有序的ZrO2（111）薄膜上,当覆盖度小于0.1 ML时,Au以二维（2D）形式生长,随后Au的生长呈现的是三维（3D）岛状生长模式,岛密度约为1.4x1012/cm2。初始沉积的Au原子可能以Au(δ-0的形式存在。相同覆盖度下,Au在多孔ZrO2薄膜上比在ZrO2（111）上易形成的较小的纳米颗粒,另外,Au与两种结构的ZrO2均表现出较弱的界面相互作用。3. Au在两种不同ZrO2表面上的热稳定性实验表明,在两种ZrO2表面上,当表面温度升高到900 K时,Au颗粒均能在表面上聚集长大（即烧结）,但在多孔ZrO2表面上Au的热稳定性比在ZrO2（111）表面上要高。当退火温度高达1100 K时,Au在ZrO2（111）表面上已经完全脱附,而在多孔表面上却没有完全脱附。增强的热稳定性可归因于Au与表面缺陷的强烈相互作用。另外,孔结构对Au颗粒迁移和扩散有抑制作用,也增强了Au在多孔表面上的热稳定性。
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相关论文文献
- [1].介孔Au/ZrO_2复合薄膜的制备及其三阶非线性光学性能(英文)[J]. 无机材料学报 2012(03)
- [2].ZrO_2空气焙烧与氮气焙烧对Au/ZrO_2水煤气变换催化剂性能的影响[J]. 闽江学院学报 2018(02)