鐵基-錳基摻雜型復(fù)合納米材料的制備及其催化性能的研究.pdf

1、本論文主要采用了溶劑熱法和共沉淀法控制合成了錳摻雜的鐵基納米材料、鋯摻雜的錳基納米材料以及在此基礎(chǔ)上借助共沉淀法制備的鐵錳鋯復(fù)合納米材料，并通過(guò)一系列的理化性質(zhì)檢測(cè)手段探究了不同方法、反應(yīng)時(shí)間、溫度等條件對(duì)合成材料形貌改變、生長(zhǎng)機(jī)理、氧化還原性能和氧儲(chǔ)放性能的影響，并確定出催化效果最優(yōu)的復(fù)合材料的合成條件。本論文希望通過(guò)非貴金屬材料的各種性能和制備條件的探究對(duì)汽車尾氣凈化研究的進(jìn)展有所幫助。主要內(nèi)容如下:
　　1.簡(jiǎn)單溶劑熱法制備

2、梭型Mn-Fe2O3及其CO催化氧化性能研究
　　該體系選取六水合硝酸鐵(Fe(NO3)3·6H2O)為鐵源，加入表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，溶于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，加入適量的硝酸錳溶液(50％），在特定溫度、弱堿環(huán)境下進(jìn)行反應(yīng)。XRD、TEM和SEM測(cè)試結(jié)果表明，在此條件下制備出的錳摻雜的鐵基納米催化劑具有均一穩(wěn)定的梭型形貌。Mn3+進(jìn)入Fe2O3晶格，形成了穩(wěn)定的Mn-Fe-O結(jié)構(gòu)也由拉曼、H2-TPR、

3、Mapping等測(cè)試證明。產(chǎn)品的催化性能的提高很大程度上得益于引入外來(lái)離子產(chǎn)生的晶格畸變和缺陷，氧空位數(shù)量增多。通過(guò)調(diào)控單一條件的方式探究了反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、PVP的加入量、溶劑的組成以及錳金屬離子的加入量等影響因素。通過(guò)研究表明，上述因素的改變的確會(huì)影響錳摻雜的鐵基納米材料的形貌和催化性能。根據(jù)不同反應(yīng)時(shí)間的產(chǎn)物生長(zhǎng)過(guò)程，預(yù)測(cè)了該產(chǎn)物的生長(zhǎng)機(jī)理。最終結(jié)果表明，在加入0.1 gPVP，180℃下反應(yīng)24 h時(shí)，Mn-Fe2O3表現(xiàn)出最

4、優(yōu)異的CO催化氧化性能，且具有非常良好的穩(wěn)定性。
　　2.Zr-Mn3O4非貴金屬納米催化劑的一步溶劑熱法制備及其三效催化性能研究
　　該研究將四水合乙酸錳(Mn(CH3COO)2·4H2O)與硝酸鋯(Zr(NO3)4·5H2O)和表面活性劑PVP混合，在DMF溶液中進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)，隨后通過(guò)水洗、醇洗，70℃下烘干24 h即得到了最終產(chǎn)物，產(chǎn)物展現(xiàn)出了令人滿意的CO+NO+C2H6三效催化反應(yīng)效果和穩(wěn)定性。借助于多樣的表征手

5、段發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)物氧儲(chǔ)放能力（Oxygen storage capacity）和活性氧比例對(duì)催化效果的活性有非常大的影響。XPS、Raman、TPR以及OSC測(cè)試證明了通過(guò)摻雜鋯物種，產(chǎn)物的OSC和活性氧含量大大提高，表現(xiàn)出了較為優(yōu)異的三效催化性能和催化穩(wěn)定性。經(jīng)過(guò)一系列嘗試，發(fā)現(xiàn)當(dāng)錳摻雜比例為2∶10時(shí)，催化劑表現(xiàn)出最好的三效催化性能和良好的催化穩(wěn)定性。
　　3.沉淀法制備Fe/Mn/Zr復(fù)合氧化物催化劑及其催化性能研究
　　基

6、于上述兩個(gè)體系的研究，我們希望通過(guò)將Fe、Mn、Zr三種金屬進(jìn)行復(fù)合并嘗試應(yīng)用于尾氣處理領(lǐng)域。合成步驟中，平行配置六水合三氯化鐵(FeCl3·6H2O)的水溶液，四水合氯化錳(MnCl2·4H2O)以及五水合硝酸鋯(Zr(NO3)4·5H2O)的水與鹽酸(4∶1)混合溶液?；旌弦院蠹尤氲?0℃下的3M的異丙醇胺溶液中，保溫?cái)嚢?h，待冷卻至室溫后，進(jìn)行洗滌、干燥處理，Ar氛圍500℃煅燒3h即得到最終產(chǎn)物。該產(chǎn)物首先被應(yīng)用于CO+NO催