濕度和等離子體處理對金基催化劑反應(yīng)性能的影響及其機(jī)理研究.pdf

1、博士學(xué)位論文濕度和等離子體處理對金基催化劑反應(yīng)性能的影響及其機(jī)理研究HumidityandPlasmaTreatmentE1kcts0nReactionPerformanceofGoldbasedCatalystsandItsMechanismInVestigation學(xué)號：!!QQ墊嬰答辯日期：壟Q!墨生望旦12旦大連理工大學(xué)DaliaIlUniVersityofTecllllology大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要納米金是一種在環(huán)境保

2、護(hù)、燃料電池和石油化工等領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用前景的催化劑。其中，金催化劑上室溫氧化脫除空氣污染物CO反應(yīng)，具有重要的環(huán)境應(yīng)用。由于在該反應(yīng)中，濕度是影響金催化劑性能的一個(gè)關(guān)鍵因素，因此本論文首先研究了該反應(yīng)中濕度的影響，并闡明了濕度影響機(jī)理。然后，研究了0：等離子體處理對金催化劑反應(yīng)性能的影響及其機(jī)理。另外，富乙烯氣氛中乙炔選擇加氫是石油化工領(lǐng)域的一個(gè)重要反應(yīng)，本論文考察了H2等離子體處理對金基催化劑上乙炔選擇加氫反應(yīng)性能的影響。主要研究

3、結(jié)果如下：1采用以尿素為沉淀劑的沉積沉淀法(DPU)制備A“Ce02和A價(jià)i02催化劑，考察了濕度對室溫氧化脫除空氣污染物CO反應(yīng)中誘導(dǎo)期、初活性和失活速率的影響，并通過XPS、TEM／HRTEM、FTIR和H2TPR等技術(shù)對反應(yīng)前后催化劑的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：A“Ce02催化劑存在誘導(dǎo)和失活兩個(gè)階段。與干氣相比，加入058％的水時(shí)，A“Ce02的誘導(dǎo)期大大縮短：隨著水含量進(jìn)一步增加，其誘導(dǎo)期緩慢縮短。當(dāng)水含量為074％時(shí)

4、，Au／Ce02具有最高的初活性。原位漫反射紅外光譜研究表明，H20促進(jìn)了中間物種[COOH】。的形成與消耗，因此Au／Ce02的初活性增加。在濕氣中，A“Ce02存在快速失活和慢速失活兩個(gè)階段；而在干氣中，只存在慢速失活。A們e02的誘導(dǎo)期是由氧化態(tài)金引起的，同時(shí)提出了Au／Ce02在干氣和濕氣中誘導(dǎo)期形成的機(jī)理。對于Au／Ti02，不論在干氣還是濕氣中，都沒有觀察到其明顯的誘導(dǎo)期；在所測濕度范圍內(nèi)，其初活性隨著水含量的增加而線性下降

5、。2開展了大氣壓介質(zhì)阻擋放電02等離子體處理A“Ti02催化劑的研究，考察了等離子體處理對以不同沉淀劑制備的A們i02催化c0氧化活性的影響，并結(jié)合TEM／HRTEM、XPS、FTIR、紫外可見漫反射和低溫CO脈沖化學(xué)吸附等表征手段深入探討了其影響機(jī)制。結(jié)果表明：對于DPU法制備的Au／Ti02催化劑，經(jīng)02等離子體處理后表現(xiàn)了較低的催化活性，這歸因于02等離子體處理過程產(chǎn)生的[NO。]。物種占據(jù)了反應(yīng)活性位；進(jìn)而將其于惰性氣氛進(jìn)行熱處

6、理以清除【NO，]。物種，則表現(xiàn)出比單純焙燒樣品更優(yōu)異的催化性能。而對以碳酸鈉為沉淀劑的沉積沉淀法制備的Au／Ti02來說，02等離子體處理可一步(無需后續(xù)的熱處理)制備出高活性的Au／Ti02。與焙燒樣品相比，經(jīng)02等離子體處理的A“Ti02催化劑具有較高的活性，這歸因于其具有較小的金顆粒尺寸、較高的金屬分散度、較多的配位不飽和的Au0和表面羥基。3采用以氨水為沉淀劑的沉積沉淀法制備Au／Ti02，然后將少量的Pd通過等體積浸漬法負(fù)載