【摘要】：碩士的研究工作主要集中在復(fù)合調(diào)變錳基鈣鈦礦的制備及其催化性能的研究,具體探究其制備工藝、結(jié)構(gòu)參數(shù)、氧化還原性質(zhì)、長時間催化抵抗性能和催化表現(xiàn)在CO+NO和CO+O2這兩個模型反應(yīng)中的影響,具體采用了X射線衍射(XRD,X-ray diffraction)、N2物理吸附(N2-physisorption)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM,High Resolution Transmission Electron Microscope)、H2程序升溫還原(H2-TPR,Hydrogen Temperature-Programmed Reduction)、O2程序升溫脫附(O2-TPD,Oxygen Temperature-Programmed Desorption)、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-AES,Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometer)、X射線光電子能譜分析儀(XPS,X-ray Photoelectron Spectroscopy)、原位-漫反射傅里葉變換紅外光譜儀(In situ DRIFTS,In Situ Diffusion Reflectance Infrared Fourier Transform Spectroscopy)等等表征手段和技術(shù)去探究其微觀結(jié)構(gòu)變化對宏觀性能的影響,并討論其反應(yīng)機(jī)理。主要的研究情況如下面所示:使用簡易的溶膠凝膠法,在溫和的條件下制備出一系列不同B位元素?fù)诫s的LaM0.5Mn0.5O3(M=Cu、Co、Fe)鈣鈦礦催化劑,探究B位的部分替代作用對其物化性質(zhì)和CO還原NO催化性能的影響。從結(jié)果來看,在LaMnO3鈣鈦礦中進(jìn)行B位部分替代能顯著提升催化性能,性能好壞程度如下:LaCu0.5Mn0.5O3LaCo0.5Mn0.5O3≈ LaFe0.5Mn0.5O3LaMnO3。LaCu0.5Mn0.5O3鈣鈦礦具有最好的催化表現(xiàn),在300℃幾乎就能完全把NO和CO轉(zhuǎn)化掉。同時它還具有優(yōu)良的長時間催化穩(wěn)定性。而且,性能的提升可以歸結(jié)為還原能力的增強(qiáng)和氧空缺含量的增多。通過改變LaCu0.5Mn0.5O3鈣鈦礦的煅燒溫度,可以影響其晶相的組成、晶相的規(guī)整程度和不同晶相間的比例,從而對CO還原NO催化性能產(chǎn)生一定影響。從結(jié)果來看,在晶相之間的共生共存作用對LaCu0.5Mn0.5O3鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、氧化還原性能和催化表現(xiàn)都產(chǎn)生了較大影響。適當(dāng)提升煅燒溫度使LaMnO3和La2CuO4晶相之間產(chǎn)生了共生共存效應(yīng),它對活性有促進(jìn)作用。但過高的煅燒溫度會使LaMnO3和La2CuO4晶相間的比例發(fā)生變化,一定程度上破壞了LaMnO3和La2CuO4之間存在的共生共存效應(yīng),使活性明顯下降。同時發(fā)現(xiàn)Cu+/(Cu++Cu2+)和Mn3+/(Mn3++Mn4+)的含量高低、還原能力的強(qiáng)弱和表面氧缺陷的數(shù)量都對活性的提升有較大的影響作用。通過調(diào)變LaCuxMn1-xO3復(fù)合氧化物中Cu和Mn之間的比例,探究其在CO還原NO和CO氧化中催化性能的影響。隨著Cu含量的增加,LaMnO3和La2Cu04之間的共生共存作用對催化性能有正面作用,而過高含量Cu的加入會使體系中出現(xiàn)晶相CuO,這破壞了LaMnO3和La2CuO4之間的共生共存作用,導(dǎo)致活性明顯下降。在這個研究中,活性的提升主要歸功于較大比例的Cu+/(Cu++Cu2+)和Mn3+/(Mn3+++Mn4+)、優(yōu)異的還原能力和密度較高的表面氧物種。另外,以LaCu0.5Mn0.5O3復(fù)合氧化物為例,提出了在CO氧化和CO還原NO反應(yīng)中的反應(yīng)機(jī)理,較為徹底地揭示了反應(yīng)本質(zhì)。
【圖文】：

為了能夠更好的解釋Ｂ位部分替代作用在ＬａＭｎ０３＠鈦礦上的影響，所制備的催化劑逡逑都進(jìn)行了催化活性測試，具體的測試條件為：氣體流速維持在６０，０００邋ｍＬｆｉ＇ｌｒ１，測試溫逡逑度是１００－６００邋0Ｃ，相應(yīng)的結(jié)果如圖３－１所示�？偟膩碚f，ＬａＭｎＣｂ鈣鈦礦的催化性能是比逡逑較差的，而Ｃｏ和Ｆｅ作為外來Ｂ位元素在一定程度上還是能提高ＬａＭｎ０３纟丐鈦礦的催化性逡逑能，只是Ｃｕ作為外來Ｂ位元素對ＬａＭｎＣｂ鈣鈦礦催化性能的提升作用更明顯。隨著測試逡逑溫度的升高，所有鈣鈦礦催化劑的催化性能都在明顯提升。值得注意的是，，在３００－４００°Ｃ逡逑Ｉ逡逑｜逡逑２５逡逑

１００邋％的ＮＯ和Ｃ０轉(zhuǎn)化率。逡逑為了分析ＬａＭｎ０３和ＬａＣｕｏ．ｓＭｎｕＯ＾鈦礦催化劑在Ｃ０催化還原ＮＯ反應(yīng)中的長時間逡逑催化性能，我們把這兩個樣品長時間置于流動的活性測試氣氛中，結(jié)果如圖３－１所示。逡逑需要說明的是，流動的混合氣體的流速及其比例組成都是和上面的活性測試保持一致逡逑的，只是把測試溫度固定在２５０邋°Ｃ。在７２小時的催化反應(yīng)后，可以看到ＬａＭｎＯ＾鈦礦催逡逑化劑的ＮＯ轉(zhuǎn)化率明顯下降，從２２．２邋％下降到１０．３邋％，然而ＬａＣｕ0．５Ｍｎ0．５０３鈣鈦礦催化劑逡逑的ＮＯ轉(zhuǎn)化率只是略微的下降，從６３．８邋％到５９．３邋％。因此可以看出，ＬａＭｎ０３鈣鈦礦催化逡逑劑的長期催化性能是比較差的，而相對來說ＬａＣｕａ５Ｍｎｃｕ0３媽鈦礦催化劑在這方面的性能逡逑還是值得信賴的。基于上述這些活性測試的討論，我們發(fā)現(xiàn)外來Ｂ位元素對活性的促進(jìn)逡逑作用是不一樣的，這需要通過下面的一些表征去具體分析性能提升的原因。逡逑３．２＿２邋ＸＲＤ邋分析逡逑？邋ｉ
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X51;O643.36

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