Pt系催化劑和Co-Cr-O復合氧化物催化劑用于丙烷燃燒的性能研究
發(fā)布時間：2021-11-13 03:07
烷烴是VOCs中化學性質最穩(wěn)定、最難催化燃燒的一類有機物,選擇丙烷作為研究VOCs催化性能的代表性反應物,具有很好的研究價值。本文闡述了用于VOCs催化燃燒的催化劑,重點分析了過渡金屬氧化物催化劑和貴金屬Pt催化劑用于丙烷催化燃燒的性能影響因素及反應機理。制備了WOx改性Pt/BN催化劑、Pt/CexZr1-xO2催化劑以及不同Co/Cr比例的Co-Cr-O復合氧化物催化劑,通過BET、XRD、Raman、TEM、XPS、H2-TPR、NH3-TPD和原位紅外光譜等表征技術對催化劑進行分析,探究三類催化劑用于VOCs燃燒內在機理認識。本論文具體的工作如下:1、添加WO3的Pt/BN催化劑能明顯改善丙烷完全氧化的催化性能,在220℃的條件下,Pt和W的含量分別為1 wt.%和7 wt.%的催化劑（1Pt-7W/BN）的活性最高,比速率為363.4μmol gPt-11 s-1,轉換頻率（TOF）為0.93 s-1,分別是1Pt/BN催化劑(50.3μmol gPt
【文章來源】：浙江師范大學浙江省
【文章頁數(shù)】：94 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
a)不同方法NiCeOx催化劑的丙烷活性圖，b)NiO和不同方法制備的NiCeOx催化劑的Arrhenius圖[8]
0和Ptδ+兩者的共同作用，不同的研究體系給出了不同的答案，比如Liu等[9]采用浸漬法制備了系列Pt/BN催化劑用于丙烷催化燃燒，發(fā)現(xiàn)催化劑的催化性能與表面Pt物種的性質密切相關。由于Pt與載體的相互作用，Pt物種在h-BN晶界處穩(wěn)定存在。催化劑的Pt氧化物在反應過程中被丙烷部分還原成金屬態(tài)Pt，從而導致活性增強，認為Pt0是反應活性位點，且研究發(fā)現(xiàn)金屬態(tài)Pt比氧化態(tài)Pt更具催化活性活性，且在BN晶界位置含有更多的Pt0，這導致了BN晶界處的Pt物種的TOF高于BN表面。圖1.2為Pt/BN催化劑用于丙烷催化燃燒的活性中心變化示意圖。圖1.2Pt/BN催化劑用于丙烷完全氧化活性中心變化示意圖[9]Figure1.2SchematicdiagramofactivecenterchangesofPt/BNcatalystsfortotaloxidationofpropane[9]而Li等[10]將Pt負載在載體AlF3上用于丙烷催化燃燒，發(fā)現(xiàn)Pt/AlF3催化劑比
第一章緒論6Pt/BN催化劑的催化活性更高，比較220oC時催化劑的Pt質量比速率，0.2Pt/AlF3為207.3μmolgPt-1s-1，0.2Pt/BN為92.3μmolgPt-1s-1，這除了歸因于Pt/AlF3催化劑具有更多的Pt0之外還有Pt0與Pt2+存在協(xié)同作用，如圖1.3所示，當Pt0/Pt2+約為1時（即圖中Pt0/(Pt0+Pt2+)=0.43時），TOFPt0最高，說明在丙烷反應過程中不僅需要在Pt0上發(fā)生丙烷C-H鍵的活化及裂解，還需要Pt2+-Pt0對，中間產(chǎn)物在PtOx上進行進一步的氧化。圖1.3在220oC，Pt/AlF3催化劑表面Pt0濃度與TOF之間的關系（TOFPt：基于表面Pt總原子計算，TOFPt0：基于表面Pt0原子計算，其定義為TOF除以催化劑表面Pt0濃度）[10]Figure1.3RelationbetweensurfacePt0concentrationandTOFsat220oCofvariousPt/AlF3catalystsbasedontotalsurfacePtatomsandsurfacePt0atoms[10]綜上所述盡管純Pt貴金屬對丙烷的催化燃燒活性較高，但是在Pt催化劑的實際運用中通常加入如Nb、W、Mo、V等過渡金屬氧化物來改性Pt的表面物種狀態(tài)或是載體的表面酸性以及可還原性，以此獲得比純Pt金屬活性更高的催化劑。Wu等[11]將WOx作為助劑添加到Pt/Al2O3催化劑中，其活性顯著增強，Pt/Al2O3催化劑的Pt質量比速率的26.8μmolgPt-1s-1，添加WOx后的Pt/WOx/Al2O3催化劑為80.3μmolgPt-1s-1，活性增加的原因歸結為Pt與WOx物種的電子相互作用促使產(chǎn)生更多的Ptδ+物種來促進丙烷氧化，其中的產(chǎn)生Pt-WOx界面是丙烷C-H鍵初始活化的活性位。Liao等[12]研究的Pt-V/SiO2催化劑用于丙烷催化燃燒，在200oC時2Pt/SiO2催化劑的Pt質量比速率為9.8μmolgPt-1s-1，添加1wt.%V2O5后，2Pt-1V/SiO2催化劑的Pt質量比速率為60μmolgPt-1s-1，比Pt/SiO2催化劑提
【參考文獻】：
期刊論文
[1]A novel insight into enhanced propane combustion performance on PtUSY catalyst[J]. Hui Luo,Xiao-Dong Wu,Duan Weng,Shuang Liu,Rui Ran. Rare Metals. 2017(01)
[2]Pt-Pd/CexZr1-xO/SiO2-Al2O3催化劑上丙烷催化氧化反應研究[J]. 劉新友,王學海,陳高升,陳玉香. 當代化工. 2015(02)
[3]Pt/CrCeAlO催化劑對二氯甲烷的催化氧化性能[J]. 陳淑霞,陳秋艷,李娜,羅孟飛,魯繼青. 工業(yè)催化. 2014(01)
[4]Pt/CeO2催化劑上甲醛催化氧化[J]. 石艷芝,張娜,羅孟飛,魯繼青. 中國稀土學報. 2011(03)
博士論文
[1]高表面積鈰基復合氧化物的制備與催化氧化性能研究[D]. 李宏峰.華東理工大學 2011
碩士論文
[1]Pt/CeO2-ZrO2固溶體材料的制備及性能表征[D]. 周辰辰.華南理工大學 2011
本文編號：3492191
【文章來源】：浙江師范大學浙江省
【文章頁數(shù)】：94 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
a)不同方法NiCeOx催化劑的丙烷活性圖，b)NiO和不同方法制備的NiCeOx催化劑的Arrhenius圖[8]
0和Ptδ+兩者的共同作用，不同的研究體系給出了不同的答案，比如Liu等[9]采用浸漬法制備了系列Pt/BN催化劑用于丙烷催化燃燒，發(fā)現(xiàn)催化劑的催化性能與表面Pt物種的性質密切相關。由于Pt與載體的相互作用，Pt物種在h-BN晶界處穩(wěn)定存在。催化劑的Pt氧化物在反應過程中被丙烷部分還原成金屬態(tài)Pt，從而導致活性增強，認為Pt0是反應活性位點，且研究發(fā)現(xiàn)金屬態(tài)Pt比氧化態(tài)Pt更具催化活性活性，且在BN晶界位置含有更多的Pt0，這導致了BN晶界處的Pt物種的TOF高于BN表面。圖1.2為Pt/BN催化劑用于丙烷催化燃燒的活性中心變化示意圖。圖1.2Pt/BN催化劑用于丙烷完全氧化活性中心變化示意圖[9]Figure1.2SchematicdiagramofactivecenterchangesofPt/BNcatalystsfortotaloxidationofpropane[9]而Li等[10]將Pt負載在載體AlF3上用于丙烷催化燃燒，發(fā)現(xiàn)Pt/AlF3催化劑比
第一章緒論6Pt/BN催化劑的催化活性更高，比較220oC時催化劑的Pt質量比速率，0.2Pt/AlF3為207.3μmolgPt-1s-1，0.2Pt/BN為92.3μmolgPt-1s-1，這除了歸因于Pt/AlF3催化劑具有更多的Pt0之外還有Pt0與Pt2+存在協(xié)同作用，如圖1.3所示，當Pt0/Pt2+約為1時（即圖中Pt0/(Pt0+Pt2+)=0.43時），TOFPt0最高，說明在丙烷反應過程中不僅需要在Pt0上發(fā)生丙烷C-H鍵的活化及裂解，還需要Pt2+-Pt0對，中間產(chǎn)物在PtOx上進行進一步的氧化。圖1.3在220oC，Pt/AlF3催化劑表面Pt0濃度與TOF之間的關系（TOFPt：基于表面Pt總原子計算，TOFPt0：基于表面Pt0原子計算，其定義為TOF除以催化劑表面Pt0濃度）[10]Figure1.3RelationbetweensurfacePt0concentrationandTOFsat220oCofvariousPt/AlF3catalystsbasedontotalsurfacePtatomsandsurfacePt0atoms[10]綜上所述盡管純Pt貴金屬對丙烷的催化燃燒活性較高，但是在Pt催化劑的實際運用中通常加入如Nb、W、Mo、V等過渡金屬氧化物來改性Pt的表面物種狀態(tài)或是載體的表面酸性以及可還原性，以此獲得比純Pt金屬活性更高的催化劑。Wu等[11]將WOx作為助劑添加到Pt/Al2O3催化劑中，其活性顯著增強，Pt/Al2O3催化劑的Pt質量比速率的26.8μmolgPt-1s-1，添加WOx后的Pt/WOx/Al2O3催化劑為80.3μmolgPt-1s-1，活性增加的原因歸結為Pt與WOx物種的電子相互作用促使產(chǎn)生更多的Ptδ+物種來促進丙烷氧化，其中的產(chǎn)生Pt-WOx界面是丙烷C-H鍵初始活化的活性位。Liao等[12]研究的Pt-V/SiO2催化劑用于丙烷催化燃燒，在200oC時2Pt/SiO2催化劑的Pt質量比速率為9.8μmolgPt-1s-1，添加1wt.%V2O5后，2Pt-1V/SiO2催化劑的Pt質量比速率為60μmolgPt-1s-1，比Pt/SiO2催化劑提
【參考文獻】：
期刊論文
[1]A novel insight into enhanced propane combustion performance on PtUSY catalyst[J]. Hui Luo,Xiao-Dong Wu,Duan Weng,Shuang Liu,Rui Ran. Rare Metals. 2017(01)
[2]Pt-Pd/CexZr1-xO/SiO2-Al2O3催化劑上丙烷催化氧化反應研究[J]. 劉新友,王學海,陳高升,陳玉香. 當代化工. 2015(02)
[3]Pt/CrCeAlO催化劑對二氯甲烷的催化氧化性能[J]. 陳淑霞,陳秋艷,李娜,羅孟飛,魯繼青. 工業(yè)催化. 2014(01)
[4]Pt/CeO2催化劑上甲醛催化氧化[J]. 石艷芝,張娜,羅孟飛,魯繼青. 中國稀土學報. 2011(03)
博士論文
[1]高表面積鈰基復合氧化物的制備與催化氧化性能研究[D]. 李宏峰.華東理工大學 2011
碩士論文
[1]Pt/CeO2-ZrO2固溶體材料的制備及性能表征[D]. 周辰辰.華南理工大學 2011
本文編號：3492191
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