纳米晶铈锆复合氧化物催化剂的SAS法制备与表征

论文摘要

不断增加的汽车排放污染物已经成为危害生态环境和人体健康的越来越严重的问题。用于汽车尾气净化的铈锆复合氧化物的研究近年来成为新的研究热点。超临界抗溶剂法（Supercritical Anti-solvents, SAS）是一种新兴的微粒化技术,在热敏炸药、聚合物、催化剂等领域具有十分广阔的应用前景。与传统的制备催化剂的方法相比较,SAS法表现出很多的优势,例如制备得到的粒子形状规则、尺寸小等。本文采用SAS法制备了铈锆复合氧化物。采用SAS法制备了平均粒径为5070 nm的CeO2前驱体,并采用正交试验法对制备工艺条件进行研究。结果表明,温度、浓度对CeO2前驱体的粒径影响较大;经焙烧,得到了纳米CeO2催化剂。采用SAS法制备了铈锆复合氧化物前驱体,考察了温度、压力和溶液浓度等工艺条件对铈锆共抗溶剂效应的影响。结果表明,温度对铈和锆在抗溶剂过程中有不同的影响,较高的温度下,乙酰丙酮锆比乙酰丙酮铈表现出更强的抗溶剂效应;随着压力、溶液流量增加,相对于乙酰丙酮铈,乙酰丙酮锆的抗溶剂效应逐渐降低。上述实验结果为实现不同铈锆比制备过程的可控性提供了有价值的依据。采用SAS法制备了一系列不同铈锆比的纳米铈锆复合氧化物催化剂并对其进行了表征。结果表明,和共沉淀法制备的催化剂相比,采用SAS法制备的纳米铈锆固溶体催化剂具有粒子尺寸小、形状规则、储氧量高、耗氢量大等优点;热稳定性实验结果表明,SAS法制备的催化剂具有较高的热稳定性和高温抗烧结能力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪言
• 1.1 超临界流体技术的基本概念和性质
• 1.1.1 超临界流体的基本概念
• 1.2 超临界微粒制备技术
• 1.2.1 超临界流体快速膨胀技术（RESS）
• 1.2.2 超临界抗溶剂过程（SAS）
• 1.2.3 RGSS（Particle from Gas-Saturated Solutions/Supensions）
• 1.2.4 超临界干燥技术
• 1.3 铈锆固溶体的研究
• 1.3.1 研究背景
• 1.3.2 铈锆固溶体制备方法
• 1.3.3 铈锆固溶体的结构特征
• 1.4 本文研究的意义和主要内容
• 第二章 实验
• 2.1 实验原料和规格
• 2.2 实验装置
• 2.3 实验操作步骤
• 2.4 表征方法
• 2.4.1 TEM 表征
• 2.4.2 XRD 表征
• 2.4.3 热重-质谱分析（TG-MS）
• 2.4.4 BET
• 2.4.5 元素分析（ICP）
• 2.4.6 程序升温还原（TPR）
• 2.4.7 储氧性能测定
• 2.4.8 氧化还原老化实验
• 2.5 乙酰丙酮盐的制备
• 第三章 纳米氧化铈的制备与表征
• 3.1 前驱体和有机溶剂的选择
• 3.2 工艺条件对氧化铈前驱体SAS 过程的影响
• 3.2.1 各影响因素的方差分析
• 3.2.2 工艺条件对前驱体抗溶剂过程的影响
• 3.3 前驱体的焙烧过程
• 3.4 本章小结
• 第四章 铈锆复合氧化物的制备
• 4.1 制备条件对铈锆共抗溶剂效应的影响
• 4.1.1 温度的影响
• 4.1.2 压力的影响
• 4.1.3 溶液流量的影响
• 4.2 制备条件对比表面积的影响
• 4.3 前驱体的焙烧
• 4.4 本章小结
• 第五章 铈锆固溶体的结构及性能表征
• 5.1 XRD 表征
• 5.2 比表面和孔结构
• 5.3 形貌表征
• 5.4 还原性能表征
• 5.4.1 SAS 法制备的铈锆复合氧化物催化剂还原性能
• 5.4.2 SAS 法与共沉淀法制备的铈锆复合氧化物的还原性能比较
• 5.5 SAS 法与共沉淀法制备的铈锆复合氧化物催化剂组成分布
• 5.6 储氧性能测定
• 5.7 热稳定性实验
• 5.7.1 焙烧温度对比表面的影响
• 5.7.2 氧化还原老化实验
• 5.8 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢