隨著我國機動車“國六”排放標準的逐步實施,機動車冷起動狀態(tài)下的碳氫化合物（如丙烷）排放列入考核范疇,開發(fā)適用于機動車冷起動工況的低成本催化凈化材料勢在必行。本文以納米二氧化錳作為研究對象,系統(tǒng)研究不同維度層面的調控手段對其結構、物化性質和催化丙烷氧化性能的影響,并深度解析錳基氧化物在丙烷氧化過程中的催化作用機制,為新型催化材料的設計和研發(fā)提供借鑒意義。本論文的主要研究成果如下:（1）在一維納米結構單元層面上對納米二氧化錳進行鈷改性,制得3種不同鈷含量的納米錳-鈷氧化物。與納米二氧化錳相比,它們的相結構和形貌未發(fā)生顯著變化,但氧化還原性和表面化學態(tài)發(fā)生了明顯的變化。同時,它們催化丙烷氧化的性能均得到顯著提升,其中1/5 Co-MnO2樣品的性能最優(yōu),其催化丙烷氧化的T50和T90分別為205℃和223℃。研究表明,在丙烷氧化過程中,1/5 Co-MnO2能夠提供兩種反應位點,二者通過協(xié)同作用加速丙烷脫氫和丙烯氧化,從而顯著提升催化活性。（2）在一維納米結構單元層面上對納米二氧化錳進行鎳改性,制得4種不同鎳含量的納米錳-鎳氧化物。研究發(fā)現(xiàn),錳-鎳氧化物表面均生成大量缺陷位點,形貌發(fā)生了明顯... 

【文章來源】：北京科技大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：113 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１前４００?ｓ的ＨＣｓ排放濃度變化圖??

０２，最差的是ｐ－Ｍｎ〇２，吸附性能與催化材??料的表面酸位、孔體積和比表面積有關，而催化分解性能與催化材料表面的??活性氧物種含量有關。Ｓｈｉ等ｔ２４ｌ研究了?ａ－Ｍｎ〇２、Ｐ－Ｍｎ０２和ｓ－Ｍｎ０２催化甲苯??氧化的性能，結果發(fā)現(xiàn)ａ－Ｍｎ０２的活性最好，ｐ－Ｍｎ０２的活性最差，催化材料??的吸附氧物種含量、氧化還原性與活性直接相關。??＾?－Ｍｎ０２?Ｒ－Ｍｎ０２?ａ－［Ｋ】Ｍｎ０２?ＬｉＭｎ２０４??靈？暴??Ｍｎ２０３?Ｍｎ３０４?ｆ?Ａ＇Ｍｎ〇２??驪繼一售）纖??圖１－３不同猛氧化物的晶體結構示意圖＾??（２）調控微觀形貌??納米材料在微觀尺度上的形貌改變會引起其比表面積、活性晶面、活性??位點的密度等發(fā)生變化，從而影響催化反應活性。許多研宄人員通過對錳氧??化物形貌的調控實現(xiàn)催化反應活性的改善［５５，５６］。Ｈｏｕ等制備了不同形貌的??－６－??

?北京科技大學博士學位論文???Ｓ－Ｍｎ０２（圖１－４）并研究了它們催化苯氧化的活性，結果發(fā)現(xiàn)納米花狀Ｓ－Ｍｎ〇２??具有較高的氧缺陷濃度，因此活性優(yōu)于納米片狀和納米線狀Ｓ－Ｍｎ０２。Ｔｉａｎ等??［４｜］研究發(fā)現(xiàn)Ｍｎ０２的形貌會對其結晶性、表面強酸位、晶格氧含量及氧化還??原性產生影響，與納米顆粒狀ＭｎＣｂ相比，納米棒狀Ｍｎ０２具有更優(yōu)的物化??性質，因此展現(xiàn)出更好的催化Ｎ０Ｘ還原的活性。Ｆｅｉ等［３５］研究發(fā)現(xiàn)反應條件??的改變會引起Ｍｎ３０４的形貌發(fā)生相應變化，使其暴露不同晶面，進而影響其??催化苯燃燒反應的活性。＿１匕等［５８］制備了三種不同形貌的ａ－Ｍｎ０２，發(fā)現(xiàn)其催??化分解臭氧的活性按照納米纖維狀、納米棒狀、納米管狀的順序降低，其中??納米纖維狀ａ－Ｍｎ０２的主要暴露晶面為（２１１?），其中含有豐富的氧缺陷濃度，??有利于臭氧分解反應的進行。??義９１遍??圖１－４不同形貌的５－Ｍｈ０２：納米線狀（ａ），納米花狀（ｂ）和納米片狀（ｃ）?ｌＳ７】??（３）異質金屬改性??錳氧化物雖在許多催化領域展現(xiàn)出較高的活性，但轉化率、選擇性或穩(wěn)??定性等指標距離實際應用還有較大差距，因此其性能還有待進一步優(yōu)化。除??了對錳氧化物本身的結構和形貌進行調控外，釆用異質金屬元素對錳氧化物??進行改性也是一種常見的調控策略，這種改性可以改變錳的配位環(huán)境及氧的??移動性，從而影響催化活性［５＇按照改性金屬的價態(tài)分類，可分為低價金屬??改性和高價金屬改性，這里的價態(tài)指的是改性金屬在自身穩(wěn)定氧化物中的化??合價，若它低于特定錳氧化物中錳的價態(tài)，稱其為低價金屬改性；反之亦然。??通常來說，低價金屬改性可提高主體氧化物中表面

【參考文獻】：
期刊論文
[1]超臨界干燥法制備MnO2氣凝膠及其表征[J]. 文建國,阮湘元,周震濤.  無機材料學報. 2009(03)
[2]輕型車低溫下冷起動后排放規(guī)律的試驗探討[J]. 孫國斌.  北京汽車. 2006(03)



本文編號：3007305