過渡金屬鉻、鈷氧化物的制備及其催化燃燒性能研究.pdf

1、揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)是大氣污染的主要源頭之一，電廠鍋爐燃燒、汽車尾氣排放和垃圾焚燒發(fā)電等都會產(chǎn)生VOCs，其會對人體健康造成巨大危害，且會促進(jìn)光化學(xué)煙霧的產(chǎn)生，同時(shí)也是PM2.5以及霧霾的主要影響因素。通過催化燃燒可以在低溫下簡單高效的去除VOCs，而且該方法在去除過程中可有效避免NOx和CO等二次污染物的產(chǎn)生。催化劑在催化氧化過程中起著舉足輕重的作用，是催化燃燒效率的關(guān)鍵。研究和開發(fā)價(jià)格低廉、方便易得、催化活性高及熱穩(wěn)定性好的

2、催化劑具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　過渡態(tài)金屬氧化物是對VOCs有很好催化效果的新型催化劑，而傳統(tǒng)制備這類催化劑的方法或者需要昂貴的生產(chǎn)成本，或者需要復(fù)雜的后處理過程，而得到樣品的物相純度與表面結(jié)構(gòu)難以控制，為此設(shè)計(jì)搭建脈沖霧化熱蒸發(fā)化學(xué)氣相沉積(PSE-CVD)實(shí)驗(yàn)臺，在成本相對低廉與操作簡便易行的前提下，制備厚度和表面形態(tài)可控的氧化物薄膜。
　　本文利用PSE-CVD法制備單相納米氧化鉻(Cr2O3)和氧化亞鈷(CoO)薄

3、膜，并利用丙烯(C3H6)的催化燃燒研究其催化性能。通過X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)和X射線光電子能譜(XPS)對所得薄膜的物相、表面形態(tài)和元素組成等物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的表征。同時(shí)，利用原位漫反射紅外光譜研究了催化劑薄膜的表面催化過程。結(jié)果表明，對于鉻氧化物，沉積溫度在425℃時(shí)，Cr2O3是形成的唯一物相，所得薄膜為純凈的單相結(jié)構(gòu)，薄膜表面呈現(xiàn)光滑的圓形顆粒且分散均勻。而對于鈷氧化物，在350℃的沉積溫度下就可得到純凈

4、的CoO薄膜，薄膜表面呈現(xiàn)均勻的塊狀晶體;在前驅(qū)體溶液中加入2.5％去離子水后，SEM結(jié)果顯示所得薄膜表面晶體出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象。原位漫反射紅外光譜測試的結(jié)果表明，這兩種催化劑的表面催化反應(yīng)過程均遵循L-H機(jī)理。
　　催化性能測試在鍍有催化劑薄膜的不銹鋼網(wǎng)上進(jìn)行。在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下，將C3H6在沒有催化劑的空網(wǎng)上的氧化過程作為對比。結(jié)果表明Cr2O3和CoO均對C3H6有很好的催化活性;由加入2.5％去離子水的前驅(qū)體溶液制備得到的CoO