六鋁酸鹽及其金屬基整體式催化劑的甲烷催化燃燒研究.pdf

1、合成了一系列具有不同化學(xué)組成的六鋁酸鹽催化材料，并以其作為活性組分，以FeCrAlloy作為載體，制備了金屬基整體式催化劑，考察了該催化材料的穩(wěn)定性及在甲烷催化燃燒反應(yīng)中的活性。 首先考察了鏡面層的組成對(duì)六鋁酸鹽的穩(wěn)定性和甲烷催化燃燒活性的影響，以Sr2+、Ca2+、K+部分取代LaMnAl11O19六鋁酸鹽中的鏡面陽離子La3+，合成了La1-xAxMnAl11O19（A= Sr2+、Ca2+、K+：x=0.2，0.4，0.8

2、）系列六鋁酸鹽。當(dāng)x=0.8時(shí)不能得到單一晶相的六鋁酸鹽，從而降低了材料的比表面積，Ca系列催化劑具有更高的甲烷催化燃燒活性，當(dāng)x=0.2時(shí)活性最高，T10％=723K。鏡面層的修飾對(duì)晶粒的生長有很大的抑制作用，Ca2+的部分取代使六鋁酸鹽晶粒變薄，提高了材料的抗燒結(jié)性能，使比表面積增大，并且使活性Mn3+的含量增加。這兩方面的綜合作用使催化活性顯著提高。 用Mg2+對(duì)LaMnAl11O19六鋁酸鹽進(jìn)行修飾，合成了一系列Mg2+

3、晶格取代Mn2+和以氧化物形式摻雜的樣品，并與CeO2和ZrO2摻雜的樣品進(jìn)行了對(duì)比。在Mg2+部分取代的系列樣品LaMn1-xMgxAl11O19中，當(dāng)x=0.3時(shí)活性最高，T10％=704 K。以Mg2+部分取代Mn2+抑制了晶粒沿[001]方向的生長，使樣品保持較大的比表面積。Mg2+的部分取代使Mn3+的量增多，并提高了Mn3+的氧化還原性能，同時(shí)促進(jìn)了晶格氧的移動(dòng)能力。這提高了催化劑的活性，使反應(yīng)的活化能降低。Mg2+摻雜的樣

4、品在1373K煅燒后得到的是六鋁酸鹽與尖晶石的混合物，由于具有更多的晶格氧，因此比CeO2和ZrO2摻雜的樣品具有更高的催化活性。Mg2+同時(shí)摻雜和取代的樣品具有最高的催化活性，T10％=700 K。 以不同方法制備了LaMnAl11O19/FeCrAl整體式催化劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制備方法對(duì)催化劑的形貌、氧化還原性能和催化活性有較大的影響。超聲共沉淀法制得的粉末催化劑具有最大的比表面積，并且沉淀過程中施加超聲波輻照使得到的產(chǎn)品具

5、有更多的晶格氧，同時(shí)使Mn3+的還原性能增強(qiáng)，從而提高了樣品的催化活性，T10％=730 K。前驅(qū)體的制備方法對(duì)整體催化劑的活性有較大的影響。以超聲共沉淀法制備的粉末催化劑作為前驅(qū)體，用浸涂法制備的整體型催化劑具有最高的活性，甲烷起燃溫度最低，但是該樣品的粘附穩(wěn)定性較差。以溶膠噴霧-分解法制備的整體式催化劑具有更高的粘附穩(wěn)定性，超聲振蕩1h重量損失低于20％，熱沖擊10次重量損失低于10％。 以LaMnAl11O19和LaMn0

6、.7Mg0.3Al11O19兩種六鋁酸鹽作為活性組分，以FeCrAlloy為載體，分別以Al2O3和La2O3作為過渡層，采用dip-coating方法制備了金屬基整體型催化劑，考察了過渡層對(duì)金屬基整體催化劑穩(wěn)定性和甲烷燃燒活性的影響。結(jié)果表明，使用過渡層可以改善整體式催化劑的穩(wěn)定性和活性，以Al2O3作為過渡層可以提高整體式催化劑的粘附穩(wěn)定性，以La2O3作為過渡層的樣品活性更高。過渡層的存在可能降低了活性組分與載體之間的相互作用，從