【摘要】：隨著化石燃料的大規(guī)模使用和交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展,我國(guó)大氣污染日益嚴(yán)重。其中一氧化碳(CO)和一氧化氮(NO)是兩種常見(jiàn)的大氣污染物。催化消除CO和NO是一種廣受認(rèn)可和高效的方式。鈰基和鐵基復(fù)合氧化物因在催化中的優(yōu)異的性能一直是研究者們探索的熱門課題。對(duì)于Zr02,因其兼?zhèn)鋲A性和酸性位點(diǎn),易產(chǎn)生氧空位,復(fù)雜而特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu),使其具有很高的催化的性能。科研工作者們通過(guò)在Zr02中摻入其他原子或基團(tuán)來(lái)防止這種情況的出現(xiàn),從而進(jìn)一步拓展了其在催化材料領(lǐng)域的應(yīng)用。本文主要內(nèi)容是關(guān)于Fe0.35(CeZr)x籠狀空心復(fù)合氧化物及其負(fù)載銅,鈷,鎳催化劑的制備,通過(guò)X射線衍射(XRD),N2吸附-脫附(N2-physisorption),電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-AES),X射線光電子能譜(XPS),程序升溫還原和脫附(H2-TPR),原位紅外吸附(in situ DRIFTS)和NO+CO模型反應(yīng)等表征手段重點(diǎn)探究了催化劑物化性質(zhì),結(jié)構(gòu)分析,以及對(duì)CO還原NO反應(yīng)的影響,同時(shí)探討了催化性能與組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關(guān)系。通過(guò)模板水熱法制備了一系列Fe0.35(CeZr)x(X=1,3,5,7,9,10)復(fù)合氧化物,結(jié)果表明:1.當(dāng)Ce和Zr的摩爾比為5時(shí),采用水熱法可以制備分散均一的Fe0.35(CeZr)5籠狀空心結(jié)構(gòu)。2.Fe0.35(CeZr)5擁有最大的比表面積,最低的還原溫度。Fe0.35(CeZr)5有最好的活性,最優(yōu)的N2轉(zhuǎn)化率和選擇性,其在250℃即可達(dá)到100%的NO轉(zhuǎn)化率,在300℃下即可實(shí)現(xiàn)100%的N2選擇性,這主要由于其具有最佳的還原能力,大的比表面積和較多的化學(xué)吸附O2-物種,并且其重要原因也許與Fe2+,Ce3+,Zr4+協(xié)同氧空位作用有密切相關(guān)。3.不同(Ce:Zr)比例的Fe0.35(CeZr)x復(fù)合氧化物有不同的催化性能,且能夠符合E-R機(jī)理,形成協(xié)同氧空位。通過(guò)模板水熱法制備一系列負(fù)載量為5%的不同過(guò)渡金屬負(fù)載的M/Fe0.35(CeZr)5(M=Cu,Co,Ni)催化劑,表征結(jié)果表明:1.在Cu,Co,Ni的負(fù)載中,Cu負(fù)載的活性最佳,反應(yīng)溫度在250℃即可實(shí)現(xiàn)100%的NO轉(zhuǎn)化率,在275℃時(shí)N2的選擇性就為100%。2.表面協(xié)同氧空位起到了重要的作用,因?yàn)镃uO能夠較好的分散在載體表面,因此該催化劑的還原能力最強(qiáng),表現(xiàn)出最佳性能。這與其結(jié)構(gòu),氧空位,表面吸附氧含量,還原能力有著密不可分的聯(lián)系。高濃度的協(xié)同氧空位增強(qiáng)了其NO轉(zhuǎn)化率和N2選擇性。3.在CO+NO反應(yīng)中,Cu/Fe0.35(CeZr)5催化劑遵循E-R反應(yīng)機(jī)理。最后,為了更深地理解CO和NO探針?lè)肿优c催化劑表面的相互作用,結(jié)合了對(duì)其物化性質(zhì)的表征結(jié)果,通過(guò)原位紅外技術(shù),初步提出了 CO還原NO反應(yīng)在Fe0.35(CeZr)5復(fù)合氧化物和Cu/Fe0.35(CeZr)5催化劑上的反應(yīng)機(jī)理。
【圖文】：

通過(guò)日本Ｈｉｔａｃｈｉ公司的ＨＩＴＡＣＨＩ邋Ｓ－３４００Ｎ型電子顯微鏡進(jìn)行樣品微觀形貌表征。品測(cè)試之前，進(jìn)行備樣，即將少量樣品放入適量無(wú)水乙醇中，超聲分散５－１０邋ｍｉｎ，混有樣品的乙醇溶液輕微滴在鋁片上，將鋁片貼在粘有導(dǎo)電膠的樣品臺(tái)上且設(shè)置壓為２０邋ｋＶ。進(jìn)行測(cè)試。逡逑序升溫還原測(cè)試（Ｈ＞ＴＰＲ）逡逑使用熱導(dǎo)檢測(cè)器（ＴＣＤ）在氣體氣氛中使用Ｕ型石英管獲得Ｈ２－ＴＰＲ結(jié)果（其下圖）。在還原之前，，將５０ｍｇ樣品在Ｎ２（５０ｍＬｍｉｎ＿１）中１１０°Ｃ下加熱ｌ小后在Ｎ２Ｔ將樣品冷卻至室溫后切換至７．０３ｖｏｌ％Ｈ２／Ａｒ的流（ｌＯｍＬｍｉｒｆ１）邋３０分后，樣品接受了在Ｎ２中加熱至８００邋°Ｃ的熱處理加熱速率為１０邋°Ｃ邋ｍｉｒｒ１。然后采Ｄ測(cè)量Ｈ２消耗量。逡逑反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)如下：逡逑￥氣口逡逑

螺帽畬封墊邐石其棉村管逡逑圖２－１邋Ｈ２－ＴＰＲ反應(yīng)裝置圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｈ２－ＴＰＲ邋ｒｅａｃｔｉｏｎ邋ｄｅｖｉｃｅ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑原位傅里葉漫反射變換紅外光譜（ｉｎ邋ｓｉｔｕ邋ＤＲＩＦＴＳ）逡逑原位傅里葉漫反射紅外光譜儀采用的是德國(guó)ＢＲＵＫＥＲ公司配置有ＰＩＫＥ原位池的逡逑Ｔｅｎｓｏｒｌｌ紅外光譜儀，且使用硒化鋅（ＺｎＳｅ）作為窗片，檢測(cè)器是使用液氮冷卻的汞碲逡逑２１逡逑
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X51;O643.36

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 郁海晶;張玉良;張華;;一鍋法快速制備PtCu_3空心結(jié)構(gòu)[J];無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào);2014年08期

2 蔡華強(qiáng);趙東元;;一步由微米鋁球直接合成含籠狀大孔的Al-SBA-15[J];中國(guó)科學(xué):化學(xué);2010年04期

本文編號(hào)：2697620