本文關(guān)鍵詞：過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物的氣敏性能及催化性能研究　出處：《山東大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 過(guò)渡金屬 復(fù)合氧化物 氣敏性能 催化氧化

【摘要】：本論文基于過(guò)渡金屬氧化物獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),分別研究了幾類過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物對(duì)低濃度有害氣體的敏感性能以及對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣中部分污染物(CO、NO、碳煙)的催化氧化性能。研究了不同元素添加對(duì)金屬氧化物氣敏或催化性能的影響,并找出了最佳添加元素、添加元素的最佳比例或添加方式。利用XRD、BET、SEM、TEM、FTIR、H2-TPR等多種方法對(duì)系列材料的晶相結(jié)構(gòu)、微觀形貌、表面性質(zhì)和氧化還原能力等進(jìn)行了表征。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合氣敏和催化反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,探討了引入不同元素對(duì)過(guò)渡金屬氧化物復(fù)合材料改性的構(gòu)效關(guān)系。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)采用共沉淀法合成了具有不同鋁含量的類水滑石基鎳鋁復(fù)合氧化物NixAl(O)(x = 1～4)�？疾炝虽X的引入對(duì)氧化鎳材料氣敏性能和催化性能的影響,分別找出了兩類反應(yīng)中鋁元素最佳的摻雜比例,對(duì)鋁的添加所起的作用進(jìn)行了討論。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與同法制備的NiO相比,適量比例的A1203的加入顯著提高了材料對(duì)2-氯乙醇的氣敏性能。其中,鎳鋁比例為3/1的樣品性能最好,在160℃,該樣品對(duì)2-氯乙醇具有良好的選擇性和穩(wěn)定性,對(duì)20 ppm的2-氯乙醇最高響應(yīng)值達(dá)到6.8;另外,發(fā)現(xiàn)適當(dāng)比例的A1203與NiO復(fù)合在一定程度上也改善了 NiO對(duì)CO的催化氧化性能。其中鎳鋁比例為2/1的樣品具有最好的催化性能,其催化氧化CO的半轉(zhuǎn)化溫度(T50)為190℃,C02完全轉(zhuǎn)化溫度為340℃(比純NiO的降低了 100℃左右)。表明A1元素的適量添加能提高材料的氣敏性能和較低溫度的催化活性。(2)采用溶膠凝膠法合成了具有不同錳含量的鈣鈦礦型復(fù)合氧化物L(fēng)a0.7Ba0.3Fe1-xMnxO3(x = 0～0.6)�？疾炝� Mn的摻雜對(duì)材料氣敏性能和催化性能的影響,分別找出了這兩類反應(yīng)中Mn元素的最佳摻雜比例,對(duì)Mn的添加所起的作用進(jìn)行了討論。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Mn的適量摻雜可以提高材料對(duì)NH3的響應(yīng)。在制備的系列材料中,Mn摻雜量為x = 0.1的樣品性能最好,該樣品在140℃對(duì)500 ppm氨氣的響應(yīng)值接近5.0,明顯高于不含錳的樣品;另外,發(fā)現(xiàn)錳的摻雜可以在較低溫度促進(jìn)NO氧化反應(yīng)的進(jìn)行,并且使得材料儲(chǔ)存吸附NOx的溫度由500℃降至400℃左右。在制備的系列材料中,Mn摻雜量為x = 0.6的樣品催化氧化NO性能最好,其N02的最高轉(zhuǎn)化率可達(dá)40.1%,對(duì)應(yīng)的溫度為365℃(比Mn0.0的低了 20℃)。表明Mn的適量替代能提高材料的氣敏性能和低溫催化活性。(3)利用CTAB輔助溶膠凝膠法制備了不同過(guò)渡金屬(Co、Mn、Fe和Cu)摻雜的鑭錫燒綠石型復(fù)合氧化物�？疾炝瞬煌^(guò)渡金屬摻雜對(duì)復(fù)合氧化物催化碳煙燃燒性能的影響,找出了摻雜效果最好的過(guò)渡金屬元素,對(duì)過(guò)渡金屬摻雜所起的作用進(jìn)行了討論。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,富氧氣氛下,少量過(guò)渡金屬摻雜提高了燒綠石催化碳煙燃燒的活性和選擇性,這與氧空位濃度的增加以及氧化還原能力的提高有關(guān)。其中Co摻雜樣品具有較好的催化性能,起燃溫度(T10)為379℃,二氧化碳的選擇性超過(guò)97%;NOx氣氛存在可以進(jìn)一步提升催化劑氧化去除碳煙的性能。利用等溫反應(yīng)和碳煙厭氧滴定實(shí)驗(yàn)分別進(jìn)行了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析和活性氧濃度的測(cè)定,并計(jì)算出富氧氣氛下催化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化頻率(TOF),其中Co摻雜樣品的TOF值最大,基于轉(zhuǎn)化頻率(TOF)的活性順序與程序升溫氧化(TPO)法得到的起燃性能的結(jié)果基本一致。(4)用溶膠凝膠法和浸漬法分別制備了銫添加的鑭鈷鈣鈦礦型復(fù)合氧化物�？疾炝藟A金屬Cs的不同添加方式(Cs負(fù)載和Cs摻雜)對(duì)LaCo03復(fù)合氧化物催化去除碳煙和NOx儲(chǔ)存能力的影響,找出了添加過(guò)渡金屬元素銫的較好方式,對(duì)不同的銫添加方式所起的作用進(jìn)行了討論。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,富氧氣氛下,以摻雜方式引入Cs提高了 LaCo03復(fù)合氧化物催化碳煙燃燒的活性,Cs負(fù)載樣品以及未添加Cs樣品的半轉(zhuǎn)化溫度T50分別為472℃、436℃,而Cs摻雜樣品降低為425℃;NOx氣氛存在可以進(jìn)一步提升催化劑氧化去除碳煙的活性。另外,在測(cè)試樣品中,Cs摻雜樣品還具有最大的NOx儲(chǔ)存能力。表明Cs摻雜后提高了材料的催化碳煙燃燒性能和NOx儲(chǔ)存能力。
[Abstract]:The unique physical and chemical properties of transition metal oxide based on sensitivity of several kinds of transition metal oxides harmful gases of low concentration were studied and some pollutants in vehicle exhaust (CO, NO, soot) catalytic oxidation performance of different elements. Effects on the metal oxide gas sensing or catalytic performance, and find the best add elements, optimum proportion of added elements or add. Using XRD, BET, SEM, TEM, FTIR, H2-TPR and other methods on the morphology of series of crystalline structure, surface properties, and redox ability were investigated. On the basis of experimental results, combining the gas sensor and the catalytic reaction, this paper discusses different elements of transition metal oxide composites. The structure-activity relationship of the main contents of this dissertation are as follows: (1) using the co precipitation method combined with different aluminum content Hydrotalcite based nickel aluminum composite oxide NixAl weight (O) (x = 1 ~ 4) was studied. The impact of the introduction of aluminum nickel oxide gas sensitive material properties and catalytic properties, are found in Al doping ratio of two types of reactions in the best play of the role of the addition of aluminium discussion. The experimental results show that compared with the NiO prepared by adding proper amount, ratio of A1203 significantly improved the gas sensing properties of 2- chlorethanol materials. Among them, the ratio of nickel aluminum sample 3/1 has a better performance, at 160 degrees, the sample has good selectivity and stability of 2- chlorethanol. 2- chlorethanol highest response to the 20 ppm value reached 6.8; in addition, find the proper proportion of A1203 and NiO compound to a certain extent, but also improved the catalytic oxidation performance of NiO to CO. The ratio of nickel aluminum 2/1 sample has the best catalytic performance, the conversion of semi temperature catalytic oxidation of CO (T50) for 19 0 degrees, C02 completely changed the temperature of 340 DEG (than the pure NiO reduced about 100 DEG C). The results indicated that A1 element added can improve the gas sensing properties of materials and low temperature catalytic activity. (2) perovskite type oxides La0.7Ba0.3Fe1-xMnxO3 with different manganese contents were synthesized by sol gel method (x = 0 ~ 0.6). The effects of Mn doping on the gas sensitive properties and catalytic properties, respectively, to find out the best doping ratio of Mn elements of these two types of reactions, on the addition of Mn process are discussed. The experimental results show that Mn doping can improve the response of materials NH3 in the series of materials in the preparation of Mn doped sample performance of x = 0.1 is the best, the samples of 140 degrees in response to 500 ppm ammonia value close to 5, significantly higher than that of Mn containing samples; in addition, the Mn doping can be found at low temperature to promote the oxidation of NO For, and makes the material storage and NOx adsorption temperature from 500 degrees to 400 degrees Celsius. In the series of materials in the preparation of Mn doped samples of NO catalytic oxidation performance of x = 0.6 is the best, the highest conversion rate of up to 40.1% N02, corresponding to the temperature of 365 DEG (20 lower than Mn0.0 C). Instead of Mn shows that proper can improve the gas sensitive properties of materials and low temperature catalytic activity. (3) different transition metal prepared by CTAB assisted sol-gel method (Co, Mn, Fe and Cu) lanthanum tin doped pyrochlore type complex oxides. The effects of different transition metal doping effect on Combustion properties of composite catalytic soot, the transition metal doping effect is the best, the transition metal doping effect is discussed. The experimental results show that the oxygen enriched atmosphere, a small amount of transition metal doping improves the pyrochlore catalytic soot combustion activity and selectivity, The oxygen vacancy concentration increases and the redox ability. The Co doped sample has good catalytic performance, ignition temperature (T10) of 379 DEG C, the selectivity of CO2 over 97%; the atmosphere of NOx performance can further enhance the catalytic oxidation of soot were determined. The reaction kinetics and activity analysis oxygen concentration using isothermal reaction and soot anaerobic titration experiment, and calculate the transformation frequency of catalytic reaction of oxygen enriched atmosphere (TOF), the Co doped samples the maximum TOF values, based on the transformation frequency (TOF) activity sequence and temperature programmed oxidation (TPO) method to obtain the ignition performance results are basically the same. (4) by sol-gel method and impregnation method were used to prepare the lanthanum cobalt perovskite type composite oxides prepared by adding cesium. The effects of different ways of adding alkali metal Cs (Cs load and Cs doped) of LaCo03 composite oxide The influence of catalytic removal of soot and NOx storage capacity, find out the better way of adding transition metal elements casium, adding the role of different CS are discussed. The experimental results show that the oxygen enriched atmosphere, the introduction of Cs to improve the way of doping LaCo03 composite oxide catalyst for soot combustion activity, Cs load samples and samples without the addition of Cs semi transformation temperature T50 were 472 C, 436 C, and Cs doped samples is reduced to 425 DEG C; NOx atmosphere can further enhance the catalytic oxidation of soot removal activity. In addition, in the test sample, the Cs doped sample has the largest storage capacity of NOx showed that the Cs doped. After improving the catalytic soot combustion of materials and performance of NOx storage capacity.

【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O643.36;X734.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉生;李?yuàn)?曹明;李樹靜;杜占;鄭建旭;蔣登高;;聚苯胺/鎢硅酸復(fù)合材料氣敏性能研究[J];河南化工;2012年03期

2 潘慶誼;徐甲強(qiáng);劉銘;王國(guó)喜;;α-Fe_2O_3超微粒的制備及其氣敏性能的研究[J];河南科學(xué);1990年02期

3 張?zhí)焓?沈瑜生;;鋅、錫復(fù)合氧化物的制備、相組成與氣敏性能的關(guān)系[J];功能材料;1993年05期

4 宋金玲;周長(zhǎng)才;劉瑞平;蔡穎;張胤;;溶膠-凝膠法制備摻雜稀土的二氧化鈦及其對(duì)丙酮?dú)饷粜阅苎芯縖J];內(nèi)蒙古科技大學(xué)學(xué)報(bào);2012年03期

5 宋金玲;周長(zhǎng)才;牟連維;郭冠銘;蔡穎;張胤;;溶膠-凝膠法制備摻雜稀土元素二氧化鈦及其氣敏性能[J];過(guò)程工程學(xué)報(bào);2013年01期

6 陳思順,陳新華,丁明潔,牛新書;釔摻雜納米α-Fe_2O3_的合成及氣敏性能研究[J];電子元件與材料;2005年09期

7 陳思順;陳新華;丁明潔;牛新書;;摻雜合成納米α-Fe_2O_3粉體及其氣敏性能研究[J];傳感器與微系統(tǒng);2006年03期

8 王燕;張戰(zhàn)營(yíng);曹建亮;路長(zhǎng);孫廣;王杰;;化學(xué)沉淀法制備納米α-Fe_2O_3及其氣敏性能研究[J];河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年02期

9 王曉玲,羅延齡,張寶旺,桑德文;聚乙二醇接枝炭黑納米導(dǎo)電復(fù)合材料氣敏性研究[J];江蘇化工;2004年01期

10 程知萱,李玲,陳海華,潘慶誼;摻雜納米NiO粉體材料的氣敏性能研究[J];鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2004年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 劉杏芹;劉亞飛;高峰;;一種新型鎘銻氧化物復(fù)合材料的氣敏性能及其摻雜改性[A];第三屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1998年

2 左霞;王彬;吳誼群;;八異戊氧基金屬萘酞菁配合物旋涂膜的氣敏性研究[A];第六屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（7）[C];2007年

3 李堅(jiān);王元生;黃兆新;;納米氧化鐵粉體的制備和氣敏性能研究[A];第三屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1998年

4 程知萱;李玲;陳海華;潘慶誼;;摻雜納米NiO粉體材料的氣敏性能研究[A];第八屆全國(guó)氣濕敏傳感器技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2004年

5 董先明;羅穎;解麗娜;唐開聰;陳鑫玨;;炭黑/聚乙二醇/聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料的導(dǎo)電性能與氣敏性能研究[A];2007年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集（下冊(cè)）[C];2007年

6 李玲;祁晴晴;張樂(lè)喜;別利劍;;花狀分級(jí)結(jié)構(gòu)α-Fe_2O_3微球的制備及其氣敏性能[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第33分會(huì)：納米材料合成與組裝[C];2014年

7 楊曉娟;沈水發(fā);劉爾生;楊素苓;陳耐生;黃金陵;;鐵酸鹽系列納米晶的制備及其氣敏性[A];第三屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1998年

8 劉婧媛;陳曉爽;景曉燕;;三維花狀氧化鋅的可控合成及其氣敏性能研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第33分會(huì)：納米材料合成與組裝[C];2014年

9 劉錦淮;孟凡利;劉金云;;半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)的氣敏性能與納米整流器件研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第4分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

10 潘慶誼;張劍平;程知萱;董曉雯;王廷富;;紡錘形納米γ-Fe_2O_3的氣敏性能[A];第六屆全國(guó)氣濕敏傳感器技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2000年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 林櫟陽(yáng);半導(dǎo)體NiO及其復(fù)合氧化物的水熱合成及電化學(xué)與氣敏性能研究[D];重慶大學(xué);2015年

2 李超;氧化物半導(dǎo)體納米材料的合成、改性及氣敏性能研究[D];吉林大學(xué);2016年

3 鄔洪源;納米二氧化鈦基復(fù)合纖維的制備及氣敏性能研究[D];黑龍江大學(xué);2016年

4 劉繼江;氧化銦材料的形貌可控制備及其乙醇?xì)饷粜阅苎芯縖D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 高利蘋;氧化銦基納米材料的合成與氣敏性能研究[D];上海大學(xué);2016年

6 賈獻(xiàn)彬;一維寬禁帶半導(dǎo)體氣相沉積及氣敏性研究[D];河南大學(xué);2016年

7 李艷瓊;多維度組裝SnO_2氣敏性能及其機(jī)理研究[D];重慶大學(xué);2016年

8 王小梅;分級(jí)結(jié)構(gòu)ZnO陣列的電流體直寫制備及氣敏性能研究[D];華中科技大學(xué);2016年

9 李曦峰;過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物的氣敏性能及催化性能研究[D];山東大學(xué);2017年

10 田俊峰;導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的制備及其低溫氣敏性能研究[D];鄭州大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 祁晴晴;氧化鉬微結(jié)構(gòu)控制合成及氣敏性能[D];天津理工大學(xué);2015年

2 鄭輝;納米結(jié)構(gòu)氧化錫的離子熱合成及氣敏特性研究[D];浙江大學(xué);2015年

3 王超;石墨稀負(fù)載p型-n型半導(dǎo)體氧化物及其氣敏性能研究[D];南京理工大學(xué);2015年

4 張肖妮;鎢氧化物納米材料的制備、改性及氣敏性能研究[D];大連海事大學(xué);2015年

5 黃海云;氧化鋅納米線的制備及其對(duì)痕量H_2S的氣敏性能研究[D];上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院;2015年

6 劉中興;金屬氧化物半導(dǎo)體對(duì)CO_2的氣敏性研究[D];山東大學(xué);2015年

7 宋明艷;金屬硫化物材料的制備、改性及氣敏性能研究[D];大連海事大學(xué);2015年

8 薛婕;氧化鋅表面結(jié)構(gòu)的調(diào)控及其氣敏性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

9 趙楊波;改性提高氧化鋅納米晶體的氣敏性能及第一性原理計(jì)算[D];北京化工大學(xué);2015年

10 陳超;摻雜MoO_3納米晶體及MoO_3復(fù)合物的制備及其氣敏性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：1393353