稀土基納米金屬氧化物的制備及催化性能研究.pdf

1、本論文利用一種簡單的方法制備了一系列鈷鈰二元納米金屬氧化物、鈷銅鈰三元納米金屬氧化物和鑭基鈣鈦礦結(jié)構(gòu)納米金屬氧化物。該方法為:首先通過熔煉法制備鋁基前驅(qū)體合金，然后利用氫氧化鈉溶液選擇性腐蝕掉鋁元素，隨后將腐蝕產(chǎn)物在空氣氛圍下退火處理。
　　將所制備的鈰基二元和三元催化劑材料利用氣體分析儀和程序升溫控制系統(tǒng)在反應(yīng)床上進(jìn)行一氧化碳?xì)庀啻呋瘻y試，并將鈰基催化劑材料和鑭基鈣鈦礦材料利用X射線衍射儀、X射線光電子能譜分析儀、掃描電子顯微鏡

2、、透射電子顯微鏡以及高分辨透射電子顯微鏡和比表面積分析儀等設(shè)備進(jìn)行表征。
　　本論文工作主要包括兩部分，分別為鈰基CO催化劑的制備及催化性能研究和鑭基鈣鈦礦結(jié)構(gòu)納米金屬氧化物的制備和表征。
　　第一部分工作包含兩個(gè)系列:鈰鈷二元氧化物的制備及CO催化性能研究和鈷銅鈰三元氧化物的制備及CO催化性能研究。結(jié)果顯示，在不同比例鈷鈰氧化物催化劑中，隨著鈷含量提高，催化劑的最終轉(zhuǎn)化溫度逐步降低。而當(dāng)鈷和鈰的原子比例為25∶75和15∶

3、85的時(shí)候，在第二輪催化測試的過程中出現(xiàn)了室溫響應(yīng)（即在室溫下CO轉(zhuǎn)化率即達(dá)到10％以上）。綜合考慮室溫響應(yīng)和較低完全轉(zhuǎn)化溫度，我們認(rèn)為鈷鈰原子比例為25∶75(簡稱Co1Ce3)的氧化物是催化效果最理想的。對Co1Ce3這個(gè)比例的氧化物催化劑樣品進(jìn)行表征，并在富氫氣氛下進(jìn)行選擇性氧化測試，發(fā)現(xiàn)在整個(gè)升溫催化過程當(dāng)中，該催化劑只對一氧化碳具備催化性能，在一氧化碳完全轉(zhuǎn)化溫度范圍內(nèi)對氫氣沒有催化效果，在富氫氣氛下對一氧化碳具備較好的選擇氧

4、化性。再結(jié)合XPS和XRD和TEM結(jié)果，可以確定Co1Ce3這個(gè)比例的氧化物樣品在微觀上是由四氧化三鈷及二氧化鈰兩相所構(gòu)成的納米桿，其比表面積的數(shù)值(50.67 m2/g)也比較大。最終利用阿托尼烏斯公式，計(jì)算出Co1Ce3這一比例的氧化物的激活能為49.26 kJ/mol。鈷銅鈰三元催化劑的制備方法類似于鈷鈰二元催化劑材料。按照原子比Co1Cu1Ce1和Co1Cu1Ce2配置前驅(qū)體合金，去合金化后退火處理，進(jìn)行2輪相同過程的升溫催化過

5、程。結(jié)果顯示，兩種不同原子比例的催化劑的催化效果區(qū)別不大，完全轉(zhuǎn)化溫度均在150℃以下，且銅的添加不能使該成分的催化劑樣品得到室溫響應(yīng)現(xiàn)象。進(jìn)而對這個(gè)成分的樣品進(jìn)行XRD、TEM表征，發(fā)現(xiàn)催化劑的微觀結(jié)構(gòu)為納米桿，由四氧化三鈷、二氧化鈰和氧化銅三相組成。
　　第二部分實(shí)驗(yàn)工作中，制備了兩個(gè)系列的前驅(qū)體合金，分別為Al88La6X6和Al95La2.5X2.5(X為Fe、Cu、Cr、Mn、Ni中的一種)。并用5 mol/L氫氧化鈉溶