CuO-MnxOy/γ-Al2O3催化剂的制备、表征及其催化还原NO的性质研究

论文摘要

第一部分通过XRD、XPS、H2-TPR、CO-TPR、Raman、UV-vis DRS、NO-TPD、FTIR和NO+CO模型反应系统研究了CO预处理对CuO/γ-Al2O3, MnxOy/γ-Al2O3, CuO-MnxOy/γ-Al2O3催化剂的物理化学性质及催化性能的影响,得到以下结论：1、新鲜的CuO/γ-Al2O3, MnxOy/γ-Al2O3和CuO-MnxOy/γ-Al2O3催化剂在NO+CO的模型反应在中表现出较差的催化活性。CO预处理后,CuO/γ-Al2O3, MnxOy/γ-Al2O3催化剂的催化性能没有明显提高；而CuO-MnxOy/γ-Al2O3催化剂的催化性能得到显著提高。2、H2-TPR、Raman、UV-vis DRS实验表明,新鲜的样品CuO-MnxOy/γ-Al2O3催化剂中存在着-Cu-O-Mn-物种。CO预处理（325℃,1h）将CuO-MnxOy/γ-Al2O3催化剂中-Cu-O-Mn-还原成了-Cu-□-Mn-（（?）-代表空位）,在邻近的Cu+和Mn2+之间产生一种特殊的氧空位-我们定义它为表面协同氧空位（SSOV）。而CuO/γ-Al2O3和MnxOy/γ-Al2O3催化剂中分别产生的表面空位是在邻近的相同离子之间,即-Cu-□-Cu-和-Mn-□-Mn-。SSOV的存在可能对催化剂在NO+CO反应中催化性能的提高起到了关键作用。3、CO预处理将CuO/γ-Al2O3, MnxOy/γ-Al2O3和CuO-MnxOy/γ-Al2O3催化剂中分散态的CuO部分还原成Cu+,部分的Cu+进一步被还原成金属Cu。另外,将催化剂中分散的三价锰部分还原成了二价的锰。4、NO-TPD实验表明,无论是表面协同氧空位还是表面空位,对NO分解都是有利的。在NO+CO-in situ FTIR实验结果表明NO的分解温度和样品的催化空位比表面空位更加有利于NO的分解。5、FTIR竞争吸附实验表明,在NO和CO共存的气氛中,Cu+更有利于CO的吸附,Cu+-CO相对于Cu+-NO更加的稳定。第二部分通过XRD、XPS、H2-TPR、Raman、和NO+CO模型反应系统研究了不同前驱体及不同焙烧气氛对Cu0-MnxOy/y-Al203催化剂的物理化学性质及催化性能的影响,同时研究了CO预处理对催化剂催化性能的影响,得到以下结论：1、06CuyMnAl-A-air系列样品生成了晶相CuO,06CuyMnAl-A-N2系列样品则生成了晶相CuO、Cu2O以及Cu,低价态的铜物种的形成可能是由于醋酸根的还原性造成的。而对于硝酸盐共浸渍的系列样品中的CuO物种均以分散态存在。由此推论出：硝酸盐更利于CuO分散在γ-A12O3表面。2、空气焙烧的醋酸盐共浸渍样品和硝酸盐共浸渍样品的活性对比结果表明：Cu与Mn之间的相互作用以及Cu物种的存在状态的不同,都可能是造成它们活性差异的原因。空气焙烧的醋酸盐系列样品中可能存在这样的反应：Cu2++Mn3+（?） Cu++Mn4+,这个氧化还原平衡反应促进了电子转移和交换,从而可能产生氧空位而有利于NO的分解,导致该催化剂具有较高的催化活性。3、醋酸盐共浸渍样品和硝酸盐共浸渍样品中都可能生成铜锰复合氧化物,即可能存在-Cu-O-Mn-物种,经过CO处理后的这两组样品的低温活性明显升高。处理后的活性结果再次印证了表面协同氧空位SSOV对NO+CO反应具有很高的催化活性。

论文目录

• 本论文主要贡献
• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 前言及文献综述
• 1. 前言
• 2. 文献综述
• 3. 本课题的选题意义、研究基础和研究内容
• 4. 本课题的研究思路和创新性
• 2O₃载体简介'>5. Y-Al₂O₃载体简介
• 参考文献
• xO_y/γ-Al₂O₃催化剂性能的影响'>第二章 CO预处理对CuO-Mn_xO_y/γ-Al₂O₃催化剂性能的影响
• 1. 引言
• 2. 实验部分
• 3. 结果与讨论
• 4. 本章小结
• 参考文献
• xOy/γ-Al₂O₃催化剂性能的影响'>第三章 不同前驱体及不同气氛焙烧对CuO-Mn_xOy/γ-Al₂O₃催化剂性能的影响
• 1.引言
• 2.实验部分
• 3.结果与讨论
• 4.本章小结
• 参考文献
• 第四章 结论与展望
• 4.1 本文主要结论
• 4.2 工作展望
• 攻读博士期间发表论文情况和科研情况说明
• 致谢