負(fù)載金屬催化劑結(jié)構(gòu)與尺度控制及其表征.pdf

1、本博士論文利用等離子體和表面科學(xué)技術(shù)研究負(fù)載金屬催化劑的結(jié)構(gòu)與尺度效應(yīng)，制備和表征的負(fù)載催化劑包括Pd、Pt、Au、Ag、Co及Co-Rh體系，考察的催化反應(yīng)則涵蓋Suzuki偶聯(lián)、甲烷催化燃燒及費-托合成工藝。為了列催化劑及催化過程進(jìn)行全面表征，本論文使用了X射線光電子能譜(XPS)、N2吸附、小角及廣角X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、能量分散)X射線譜(EDX)、NH3程序升溫脫附(NH3-TPD)、吡啶吸附紅外譜(

2、Py-IR)、甲烷程序升溫還原(CH4-TPR)、低能離子散射譜(LEIS)等實驗手段。
　　 利用輝光放電等離子體還原和傳統(tǒng)等體積浸漬相結(jié)合的方法，在有序介孔分子篩SBA-15的孔道內(nèi)成功制得高度分散的Pd、Pt納米顆粒和均勻分布的Au、Ag納米線。納米顆粒和納米線的直徑能被SBA-15的孔道大小有效地控制，而納米顆粒的密度和納米線的長度則可以通過金屬的載量加以調(diào)變。這種方法制備得到的Pd/SBA-15樣品在鹵代芳烴和芳基硼酸

3、之間發(fā)生的Suzuki反應(yīng)中表現(xiàn)出很好的催化活性。利用輝光放電等離子體還原技術(shù)在有序介孔分子篩孔道內(nèi)制備納米材料的方法具有簡單、快速、綠色、經(jīng)濟等優(yōu)勢。
　　 輝光放電等離子體技術(shù)對甲烷催化燃燒Pd基催化劑的改性機理借助有序介孔分子篩Al-MCM-41作為模型載體進(jìn)行研究。實驗結(jié)果確認(rèn)PdO為甲烷催化燃燒Pd基催化劑的活性組分。輝光放電等離子體處理能顯著增強催化劑的表面酸性和活性組分分散度，進(jìn)而提高PdO催化劑在甲烷催化燃燒反應(yīng)

4、中的初始活性。PdO催化劑穩(wěn)定性能的改善則與輝光放電等離子體處理增強活性組分PdO和載體Al-MCM-41的相互作用相關(guān)。
　　 在超高真空條件下制備Co-Rh雙金屬薄膜和Co-Rh/SiO2雙金屬顆粒用于模擬Co-Rh雙金屬催化劑的合金形成過程，并通過LEIS和線掃描EDX技術(shù)對雙金屬合金表面的原子組成進(jìn)行表征。結(jié)果表明高溫加熱可以形成穩(wěn)定的Co-Rh雙金屬合金，Co組分會在形成的合金表面富集。實驗方法上，雙金屬薄膜和雙金屬顆

5、粒都能有效地模擬雙金屬合金的形成過程，LEIS和線掃描EDX測試都能可靠地表征雙金屬納米顆粒的表面組成。
　　 利用表面科學(xué)技術(shù)研究了費-托合成反應(yīng)中Co/SiO2模型催化劑的粒徑效應(yīng)。結(jié)果顯示，3.5-10.5 nm粒徑范圍內(nèi)金屬態(tài)Co顆粒在費-托合成反應(yīng)中活性和選擇性基本不隨粒徑發(fā)生變化，即無明顯的粒徑效應(yīng)。對于特別小的Co顆粒(1.4-2.5 nm)，Co金屬在費-托合成反應(yīng)中容易被積累的水蒸氣氧化，進(jìn)而表現(xiàn)出較低的催化活