不同形貌鈣鈦礦型氧化物、氧化鋅納米材料的可控制備及其催化和氣敏性能研究.pdf

1、鈣鈦礦型氧化物(ABO3)具有較好的氧化還原性能和高溫熱穩(wěn)定性能，使其在催化、太陽能電池、環(huán)境氣體檢測等領域具有廣泛的應用前景。但以傳統(tǒng)的合成方法制備的鈣鈦礦比表面積較小(＜10m2/g)、活性不高，使得其應用受到限制。本文以提高鈣鈦礦型氧化物的比表面積和催化性能為目標，制備了不同形貌的鈣鈦礦型氧化物并通過貴金屬Pd的負載進一步提高其催化氧化性能，揭示了產(chǎn)物組成、結(jié)構(gòu)與其性能的關聯(lián)。同時，本論文還制備了具有三維有序大孔結(jié)構(gòu)的氧化鋅納米材

2、料，研究了貴金屬Au、Pt的負載對其氣敏性能的影響，主要研究內(nèi)容如下:
　　1、以賴氨酸、檸檬酸、硬脂酸、棕櫚酸、甘氨酸、月桂酸為配體，采用溶膠凝膠法制備了LaNiO3納米粒子，研究了配體種類對其結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明:不同配體合成的LaNiO3具有不同的結(jié)構(gòu)，其中以賴氨酸為配體合成出的LaNiO3具有最高的比表面積(17.3 m2/g)和最優(yōu)異的CO催化氧化活性（T50％為221℃，T90％為260℃）。賴氨酸是一種晶體生長

3、導向劑，其含有的NH2基和COOH基等兩種基團，可與金屬陽離子結(jié)合，在煅燒后產(chǎn)生較多的空腔，增大鈣鈦礦的比表面積。隨著配體碳鏈的增加，合成的LaNiO3比表面積逐漸減少，其CO催化活性也逐漸減低。采用賴氨酸輔助的溶膠凝膠法對LaNiO3的A、B位進行Sr和Cu的摻雜，結(jié)果表明摻雜后的催化活性有一定的提高，其中La0.9Sr0.1Ni0.9Cu0.1O3具有最高的吸附氧濃度和最佳的CO催化活性，T50％和T90％分別為211℃和247℃。

4、鈣鈦礦La0.9Sr0.1Ni0.9Cu0.1O3優(yōu)良的催化性能與其較高的比表面積和吸附氧物種濃度有關。
　　2、空心材料是一種新型形貌材料，具有較大的比表面積。本文采用碳球模板法，在較緩慢的升溫速率(1℃/min)下，合成了多殼層空心球LaMnO3納米材料。研究發(fā)現(xiàn):當La/Mn比例為1∶5時，可以合成出直徑在180至250 nm的多層球殼空心球LaMnO3，其擁有最高的比表面積（42.7 m2/g）。在La/Mn比例低于或高于

5、1∶5時，晶相中會出現(xiàn)La2O3或MnO2雜質(zhì)，這表明碳微球表面對不同的金屬陽離子的吸附能力不同。與普通鈣鈦礦材料相比空心球鈣鈦礦LM-5催化劑表面的Oads/Olatt摩爾比最高，并且具有較高的Mn4+含量及更優(yōu)異的低溫還原性，這導致其具有最佳的甲烷催化燃燒性能(T50％=480℃和T90％=570℃)和較低的表觀活化能(50.6 kJ/mol)。
　　3、近年來，人們發(fā)現(xiàn)貴金屬Pd在鈣鈦礦型氧化物中的再生現(xiàn)象。本文通過膠體晶模

6、板法成功制備了具有三維規(guī)則大孔的LaMn0.97Pd0.03O3，經(jīng)過300-700℃下氫氣氣氛還原處理后，所有樣品對1％CH4的催化氧化活性都得到提升。其中經(jīng)過500℃ H2氣氛處理的樣品(500-LMP)具有優(yōu)異的甲烷催化活性，T50％和T90％分別為412℃和504℃，其表觀活化能為51.5 kJ/mol，并在100 h甲烷催化穩(wěn)定性測試中依舊保持90％的甲烷轉(zhuǎn)化率。另外，將Pd摻雜到高比表面積的鈣鈦礦催化劑中，可以提高納米Pd的

7、分散度和穩(wěn)定性。三維大孔有序結(jié)構(gòu)有利于提高氣體處理效率。經(jīng)過氫氣還原處理，使得Pd從催化劑內(nèi)部析出到表面，在提高催化性能的同時增強了金屬與載體之間的相互作用，從而提高催化劑的甲烷催化活性及熱穩(wěn)定性。
　　4、采用膠體晶模板法合成了具有三維大孔有序結(jié)構(gòu)的ZnO、Au/ZnO及Pt/ZnO，研究了其對正己醇的氣敏性能。制備的三維有序大孔結(jié)構(gòu)氧化鋅的孔壁厚度為25±5 nm，孔道直徑為180±10 nm。SEM結(jié)果顯示加入貴金屬Au和P