錳基氧化物催化CO氧化反應(yīng)的研究.pdf

1、錳氧化物是傳統(tǒng)的功能無機(jī)材料，具有廉價、來源豐富、環(huán)境友好等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于磁性材料、能量轉(zhuǎn)換、催化、電池材料等多個領(lǐng)域。本論文以錳基氧化物為研究對象，對其CO氧化的催化性能進(jìn)行了初步研究。由于大部分的CO來自于汽車?yán)鋯訒r的尾氣排放，因此發(fā)展新型高效催化劑，確保CO在常溫環(huán)境中完全氧化為CO2在環(huán)境保護(hù)方面有著重要的意義。本論文采用摻雜、復(fù)合等手段，對錳氧化物的催化活性進(jìn)行調(diào)控。本論文的研究內(nèi)容包括以下三個部分:
　　第一部分采

2、用水熱法在溫和條件下合成Mn3O4及一系列摻雜過渡金屬離子的Mn3O4，考察了摻雜離子種類及摻雜量對其CO催化氧化性能的影響。利用XRD、SEM、BET、XPS、H2-TPR等一系列方法對催化劑進(jìn)行了表征。實驗結(jié)果表明，當(dāng)Mn3O4摻雜5％過渡金屬離子(Cu、Co、Ni、Zn)后，由于催化劑表面晶格氧活潑性的提高及金屬之間的協(xié)同作用，其CO催化氧化活性都得到了顯著的提高，其中摻Cu和Ni的樣品活性更佳。進(jìn)一步探索Ni和Cu的負(fù)載量對Mn

3、3O4的影響，發(fā)現(xiàn)Cu的摻雜量為10％時性能最佳，T100=140℃。而Ni隨著摻雜量的增大，其活性逐漸下降。
　　第二部分以乙醇為溶劑，尿素為沉淀劑，制備了一系列錳基復(fù)合氧化物及Co3O4，利用TG、XRD、SEM、BET、H2-TPR等一系列方法對催化劑進(jìn)行了表征，并對其CO性能進(jìn)行探究。實驗結(jié)果表明，CuMnOx的性能優(yōu)于Co3O4、 CoMn2O4、ZnMn2O4、CuMnOx隨煅燒溫度變化，其成分發(fā)生變化，由Mn3O4向

4、Mn5O8轉(zhuǎn)化，通過添加外來金屬離子實現(xiàn)了Mn5O8的合成。進(jìn)一步探索煅燒溫度對CuMnOx的CO催化性能的影響，發(fā)現(xiàn)350℃下煅燒得到的CuMnOx性能最優(yōu)，其CO完全轉(zhuǎn)化溫度為100℃。良好的催化活性首先得益于Cu和Mn離子的電子交換所形成Cu-O-Mn橋鍵。此外，更大的比表面積，以及Cu物種無定型顆粒豐富的表面活性位點也對催化活性的提升有明顯幫助。
　　第三部分采用沉淀-沉積法(DP法)，制備了一系列不同Au負(fù)載量的CuMn