Ce-,1-x-Fe-,x-O-,2-復(fù)合氧化物的制備及其甲烷催化燃燒性能的研究.pdf

1、CeO<,2>是一種重要的稀土氧化物，通過Ce<'4+>和Ce<'3+>之間的氧化還原循環(huán)使CeO<,2>具有較強(qiáng)的儲(chǔ)放氧能力，對(duì)許多催化反應(yīng)有較大的促進(jìn)作用，為提高CeO<,2>的催化性能，人們對(duì)CeO<,2>復(fù)合氧化物進(jìn)行了大量的研究。當(dāng)CeO<,2>晶格中部分Ce<'4+>被其他陽(yáng)離子取代形成固溶體時(shí)，由于陽(yáng)離子半徑的差異導(dǎo)致CeO<,2>晶格畸變和表面缺陷，固溶體的生成促進(jìn)了體相氧的氧化還原，儲(chǔ)放氧能力提高，從而使催化劑的活性得

2、到提高。 本文采用溶膠凝膠法和共沉淀法制備了Ce1-xFe<,x>O<,2>復(fù)合氧化物，以CH<,4>催化燃燒為探針反應(yīng)，研究了Fe<,2>O<,3>的摻雜量、不同沉淀劑、不同制備方法和不同焙燒溫度對(duì)Ce<,1-x>Fe<,x>O<,2>復(fù)合氧化物催化劑甲烷催化燃燒性能的影響，并比較了以Ce<,0.9>Fe<,0.1>O<,2>和γ-Al<,2>O<,3>為載體及NiO為活性組分的催化劑甲烷催化燃燒性能。采用XRD、DRS、比表

3、面積孔徑測(cè)定、H<,2>-TPR等技術(shù)對(duì)催化劑進(jìn)行了表征。 1．采用溶膠凝膠法和微波技術(shù)制備了不同F(xiàn)e<,2>O<,3>摻雜量的Ce<,1-x>Fe<,x>O<,2>復(fù)合氧化物。研究結(jié)果表明，F(xiàn)e<,2>O<,3>的摻雜能夠提高CeO<,2>的甲烷催化燃燒性能，特別是Fe<,2>O<,3>摻雜量為10％的Ce<,0.9>Fe<,0.1>O<,2>復(fù)合氧化物催化劑表現(xiàn)出最好的甲烷催化燃燒活性，其起燃溫度(T<,10>)和完全轉(zhuǎn)化溫

4、度(T<,90>)分別為415℃和550℃，比CeO<,2>分別下降了60℃和113℃。Fe<,2>O<,3>的摻雜能夠提高CeO<,2>的比表面積，同時(shí)由于金屬離子Fe和Ce的價(jià)態(tài)和離子半徑不同，Ce<,0.9>Fe<,0.1>O<,2>固溶體形成的氧缺位使反應(yīng)物更容易活化，從而提高了甲烷催化燃燒性能。 2．采用共沉淀制備的 Ce<,0.9>Fe<,0.1>O<,2>復(fù)合氧化物，考察了不同沉淀劑((NH<,4>)2CO<,3>

5、、NH<,3>·H<,2>O以及NH<,3>·H<,2>O+(NH<,4>)<,2>CO<,3>混合溶液)對(duì)催化劑甲烷催化燃燒性能的影響。結(jié)果表明，NH<,3>·H<,2>O+(NH<,4>)<,2>CO<,3>混合溶液是一種較好的沉淀劑，以該沉淀劑制備的催化劑的比表面積較大、粒徑較小、Ce<'4+><->Ce<'3+>還原對(duì)數(shù)量較多，且CH<,4>催化燃燒的表觀活化能較低。 3．研究了溶膠凝膠法和共沉淀法等制備方法對(duì) Ce<,

6、0.9>Fe<,0.1>O<,2>復(fù)合氧化物催化劑甲烷催化燃燒性能的影響，其中以共沉淀法制備的 Ce<,0.9>Fe<,0.1>O<,2>復(fù)合氧化物具有較高的甲烷催化燃燒性能。 4．考察了不同焙燒溫度對(duì)Ce<,0.9>Fe<,0.1>O<,2>復(fù)合氧化物催化劑甲烷催化燃燒性能的影響。結(jié)果表明，不同焙燒溫度制備的Ce<,0.9>Fe<,0.1>O<,2>復(fù)合氧化物催化劑均具有介孔特點(diǎn)，500℃焙燒的催化劑具有較大的比表面積、較小的

7、粒徑和較強(qiáng)的還原性能，其甲烷催化燃燒性能較好。不同焙燒溫度的催化劑的甲烷催化燃燒活性順序?yàn)?Ce<,0.9>Fe<,0.1>O<,2>(500)>Ce<,0.9>Fe<,0.1>O<,2>(600)>Ce<,0.9>Fe<,0.1>O2(700)。 5．以Ce<,0.9>Fe<,0.1>O<,2>和γ-Al<,2>O<,3>為載體制備了負(fù)載型NiO催化劑，研究了載體對(duì)NiO催化劑甲烷催化燃燒性能的影響。研究結(jié)果表明，NiO能夠