介孔Ce-,x-Zr-,1-x-O-,2-復(fù)合氧化物的制備及Cu基催化劑富氫條件下CO氧化性能的研究.pdf

1、鈰鋯(CexZr1-xO2)復(fù)合氧化物是一種擁有較好的儲(chǔ)放氧性能、高熱穩(wěn)定性和低溫催化活性的材料，因而受到了人們的極大關(guān)注。CexZr1-xO2作為催化劑或載體具有許多優(yōu)良的性能，但由于比表面積較小而限制了其應(yīng)用。介孔材料具有均勻規(guī)整的孔徑和較大的比表面積，從而有利于反應(yīng)物的擴(kuò)散和吸附，將CexZr1-xO2制成介孔材料可有效改善其比表面積。本文采用多元醇法合成了比表面積較大，孔徑分布較均勻的介孔CexZr1-xO2(m-CexZr1-

2、xO2)，考察前驅(qū)物濃度、PVP濃度、反應(yīng)時(shí)間、焙燒溫度和焙燒時(shí)間及Zr含量對(duì)m-CexZr1-xO2比表面、孔徑分布和熱穩(wěn)定性的影響。以富氫條件下CO氧化為探針?lè)磻?yīng)，研究了m-CexZr1-xO2制備條件、CuO含量、焙燒溫度及Zr含量對(duì)CuO/m-CexZr1-xO2催化性能的影響。采用XRD、TEM、BET、TG、FT-IR、Raman、TPR和TPD等方法對(duì)m-CexZr1-xO2及其CuO基催化材料的結(jié)構(gòu)、粒子大小和形態(tài)、比表

3、面積、還原性能和吸附性能進(jìn)行了表征。 采用多元醇法和陰、陽(yáng)離子混合表面活性劑自組裝法制備了m-Ce0.5Zr0.5O2材料。結(jié)果表明，多元醇法制備的m-Ce0.5Zr0.5O2復(fù)合氧化物的比表面積較高，重復(fù)性較好，易于操作。 研究了多元醇法制備條件對(duì)m-Ce0.5Zr0.5O2復(fù)合氧化物比表面、孔徑分布和熱穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，PVP的添加有利于防止粒子的團(tuán)聚和燒結(jié)；前驅(qū)物的濃度和回流時(shí)間對(duì)鈰鋯與乙二醇的絡(luò)合反應(yīng)有一定

4、的影響；樣品的比表面積隨焙燒溫度的提高而降低。在反應(yīng)時(shí)間、前驅(qū)物濃度、PVP濃度、焙燒溫度及焙燒時(shí)間分別為7h、0.04M、0.16M、673K和4h時(shí)所制m-Ce0.5Zr0.5O2的比表面積最大(181m2·g-1)。 研究了Zr量對(duì)m-CexZr1-xO2復(fù)合氧化物性能的影響。結(jié)果表明，多元醇法所制m-Ce0.5Zr0.5O2、m-Ce0.65Zr0.35O2和m-Ce0.8Zr0.2O2均為立方螢石結(jié)構(gòu)的介孔材料，并具有

5、較高的比表面積(133-181 m2·g-1)和較集中的孔徑分布(3.7-7.7 nm)。m-CexZr1-xO2的晶體結(jié)構(gòu)、比表面積、孔性能和還原性能均與Zr含量有關(guān)，隨著Zr含量的增加，樣品的比表面積、孔體積增大和晶胞參數(shù)減小。 研究了不同CuO含量和焙燒溫度對(duì)CuO/m-Ce0.5Zr0.5O2催化劑富氫條件下CO選擇性氧化的活性和選擇性的影響。與非介孔Ce0.5Zr0.5O2負(fù)載的Cu基催化劑相比，CuO/m-Ce0.5

6、Zr0.5O2催化劑具有較好的催化活性和選擇性，歸因于該催化劑具有較大的比表面積和CuO的高度分散。CuO含量和焙燒溫度對(duì)CuO/m-Ce0.5Zr0.5O2催化劑的活性有較大的影響，其中以CuO含量為15％和焙燒溫度為673K時(shí)制備的催化劑活性最好，此時(shí)金屬-載體間的作用力較強(qiáng)，晶格缺陷較多，CO的脫附溫度較低和活性中心較多，這些均對(duì)CO氧化反應(yīng)有利。 研究了m-CexZr1-xO2中系數(shù)x對(duì)載體和Cu基催化劑性能的影響。研究

7、結(jié)果表明，隨著x值減小，m-CexZr1-xO2的比表面積增大，對(duì)應(yīng)的Cu基催化劑的CO氧化活性和選擇性增加，其中以CuO/m-Ce0.5Zr0.5O2催化劑的CO選擇性氧化活性和選擇性最高，383K時(shí)CO轉(zhuǎn)化率和選擇性分別為100％和96.2％。與CuO/m-CexZr1-xO2(x=0.65-0.8)催化劑相比，CuO/m-Ce0.5Zr0.5O2催化劑形成的活性中心較多、分散性較好、對(duì)CO的吸附量較大和脫附溫度較低，同時(shí)活性組份與