界面增強ZnO-LSCO納米陣列催化劑及其甲烷催化燃燒性能研究.pdf

1、天然氣作為一種清潔型化石能源，其高效利用不僅可以減輕能源短缺問題，而且可以有效緩解煤、石油等使用帶來的嚴重環(huán)境污染。但目前天然氣利用技術仍然比較落后，天然氣在開采，運輸以及使用等環(huán)節(jié)均存在嚴重的浪費和泄漏污染。因此天然氣的高效利用一直是科研和產業(yè)界面臨的一個重大挑戰(zhàn)。
　　近些年來，為解決甲烷火焰燃燒過程中造成的能源浪費以及環(huán)境污染問題，科研人員提出將氣相自由基反應與催化氧化結合實現(xiàn)甲烷低溫催化燃燒以提高其能源利用率。研究表明，鈣

2、鈦礦催化劑不僅活性優(yōu)異，同時表現(xiàn)出良好的高溫穩(wěn)定性，被認為是最具有潛力的貴金屬替代催化劑。相比鈣鈦礦粉體催化劑，氧化鋅/鈣鈦礦納米陣列催化劑被證明可進一步提高碳氫化合物催化燃燒的低溫活性。本研究制備并探究了ZnO/La0.8Sr0.2CoO3(LSCO)核殼納米棒陣列和LSCO納米管陣列催化劑催化燃燒甲烷的活性。并深入研究了上述兩種催化劑催化燃燒甲烷活性的來源，主要開展以下幾方面的工作:
　　(1)采用簡單的水熱法，在蜂窩陶瓷基底

3、上制備了覆蓋率高、尺寸均一且分布均勻的ZnO納米棒陣列，納米棒直徑在200-300nm，長度在1.5um左右;該納米陣列可作為合成核殼結構納米陣列催化劑的模板;
　　(2)基于ZnO納米棒陣列結構，通過傳統(tǒng)的浸漬涂覆法，將鑭鍶鈷氧納米膠體粒子負載到納米棒上得到ZnO-LSCO核殼結構納米棒陣列催化劑;然后通過高溫H2還原ZnO-LSCO納米棒陣列得到LSCO納米管陣列催化劑;掃描電子顯微鏡(SEM)與X射線衍射(XRD)表征證明了

4、上述兩種納米陣列催化劑的成功制備，最后，甲烷燃燒的催化活性測試發(fā)現(xiàn)ZnO-LSCO納米棒陣列的催化活性始終高于LSCO納米管陣列;
　　(3)為探究ZnO-LSCO納米棒陣列高催化活性的來源，進行了一系列的表征和測試:（透射電子顯微鏡）TEM與（比表面積分析儀）BET證明比表面積的大小并不是其催化活性的關鍵因素;而通過X射線能譜儀(XPS)，CO程序升溫還原(CO-TPR)與O2程序升溫脫附（O2-TPD），證明了ZnO-LSCO