高比表面积纳米ceo-,2-及其复合氧化物制备和催化性能的研究.pdf

浙江师范大学硕士学位论文高比表面积纳米CeO及其复合氧化物的制备和催化性能研究姓名：马静萌申请学位级别：硕士专业：物理化学指导教师：王月娟;罗孟飞20070601高比表面积纳米C c 0 2 及其复合氧化物的制备和催化性能研究摘要C e 0 2 由于具有良好的储氧和供氧能力以及分散表层活性组分的特性，是性能优良的催化剂助剂或载体，在催化剂领域日益受到重视本研究采用表面活性剂为模板的方法制备了高比表面的纳米C e 0 2 及其复合氧化物，并对其C O 氧化活性进行了评价，利用X R D 、R a m a n 、T P R 、B E T 、T E M 、X P S 等方法对催化剂进行了详细的表征该方法能制备高比表面积的催化剂，从而提高了催化剂的催化性能l 、以十六烷基三甲基溴化铵( C T A B ) 为模板剂，C e ( N 0 3 ) 3 为前驱体，通过沉淀法制备高比表面积的纳米C e 0 2 系统地比较了沉淀剂，晶化温度，晶化时间以及焙烧温度对纳米C e 0 2 的比表面积、孔结构和晶粒大小的影响用N a O H 为沉淀剂，在9 0 ℃晶化( 沉淀) ，在4 0 0 ℃下焙烧可制得高比表面的纳米c e 0 2 。

C e 0 2 的晶粒在6h i l l左右，比表面大于2 0 0m 2 ·g ．1 ，孔径在9n l n 左右，孔径分布较窄而且C e 0 2 具有很高的结构稳定性，经7 0 0 ℃焙烧比表面积仍能达到1 4 7m 2 ·g ' lo C e 0 2 结构中氧缺位的相对数目与比表面积有很好的对应关系，高比表面积有利于氧缺位的形成2 、以十六烷基三甲基溴化铵( C T ：A B ) 为模板剂，C e ( N 0 3 ) 3 和C u ( N 0 3 ) 2 为前驱体，通过沉淀法制备了一系列不同C u O 含量的高比表面积的纳米C u O - C e 0 2 催化剂，其中比表面积最大可达到2 1 5m 2 ·g - 1 该系列催化剂的C O 氧化活性高于其他低比表面积催化剂，其中C u O 含量为1 2 ．0 m 0 1 ％的催化剂的催化氧化C O 的1 k 为8 0 ℃同时，该催化剂在富氢气氛中还有较高的选择性氧化C O 的能力H 2 ．1 隙表征结果说明了该种催化剂中存在三种不同的C u O 物种，分别是高分散的C u O ，进入了C e 0 2 ．晶格的C u 2 + 和大颗粒的晶相C u O 。

经过硝酸处理溶解除去高分散的C u O 以后，催化剂的低温C O 氧化高比表面积纳米c e 0 2 及其复合氧化物的制备和催化性能研究C e 0 2i sk n o w nt ob ea ne f f i c i e n t l ya s s i s t a n tc a t a l y s to ras u p p o r t ．I ti sn o to n l yr e l a t e dt oi t so x y g e ns t o r a g ea n dr e l e a s ep r o p e r t y ，b u ta l s ot ot h ea b i l i t yo f i m p r o v i n gd i s p e r s i o no f t h ea c t i v i t yp h a s e ．T h e r e f o r e ，C e 0 2h a sa t t r a c t e dm u c ha t t e n t i o ni nr c c ．魍l ty e a r s ．I nt h i sm a s t e rt h e s i s ，as e r i e so f h i g h ≤R L r f a c ea r e an a n o s i z e dC e 0 2a n dC o - b a s e dc o m p o s i t eo x i d e sw e r ep a r e p a r e db yas u r f a c t a n t - t e m p l a t e dm e t h o d ，a n dt h e i rc a t a l y t i cp e r f o r m a n c e sw e r et e s t e df o rt h eC Oo x i d a t i o n ．T h i sm e t h o di n c r e a s e dt h es u r f a c ea r e ao ft h ec a t a l y s t s ．S O 舔t oi m p r o v et h e i rc a t a l y t i cp e r f o r m a n c e ．T h ec a t a l y s t sW e l “ ec h a r a c t e r i z e db yX R D ，R a m a u s p e c t r o s c o p y ，佩B E T ，T E Ma n d ) 四St e c h n i q u e s ．’1 ．T h eh i g h - s u r f a c ea r e an a n o - C e 0 2w a sp r e p a r e du s i n gC e ( N 0 3 ha sp r e c u r s o rb yp r e c i p i t a t i o nm e t h o d ，t a k i n gs u r f a c t a n t sC T A Ba st e m p l a t i n ga g e n t ．T h ee f f e c t so ft h ep r e c i p i t a t o r s ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r e ，a g e i n gt i m ea n dc a l c i n a t i o nt e m p e r a t u r eo nt h es u r f a c eK r e aa sw e l l 鹪O nt h ep o r es t r u c t u r ea n dt h em e a nc r y s t a l l i t es i z eo f n a n o - C e O l 2W e l ' es t u d i e d ．I tw a sf o u n dt h a tt h er e a c t i o no fC e ( N 0 3 ) 3w i t hN a O Hi nt h ep r e s e n c eo fC T A Ba t9 0o Cf o r1 2hg i v o dac e r i u mo x i d e ／s u r f a c t a n tm i x t u r e ，w h i c ha f t e rc a l c i n e da t4 0 0o Cr e s u l t si nl l a n o —C e 0 2p a r t i c l e sw i Ⅱll l i g hs u r f a c e8 r e a ．T h em e a nc r y s t a l l i t es i z eo f C e 0 2w a sa b o u t6n m ，B E Ts u r f a c ea r e aw a sm o r et h a n2 0 0m z ‘岔‘，p o r es i z ew a sa b o u t9n t n ，a n dt h ep o r ed i s t r i b u t i o nw a sn a r r o w ．M o r e o v e r ，a f t e rc a l c i n e da t7 0 0o Ct h eB E Ts u r f a c ea r e as t i l lc a nr e a c h1 4 7n ，‘分1 ，w h i c hs h o w e dt h eg o o dt h e r m a ls t a b i l i t yo ft h ec o n d u c t e dm a t e r i a l ．T h en u m b e ro fo x y g e nv a c a n c i e si nt h es t r u c t u r eo fC e 0 2W a ss t r o n 西yr e l a t e dt ot h es u r f a c ea r e ao fC e O ta n dt h eh i g hs u r f a c ea r e aw a sp r o p i t i o u st ot h ef o r m a t i o no fo x y g e nv a c a n c i e s ．m摘要2 ．T h eh i g h - s u r f a c ea r e an a n o s i z e dC u O - C e 0 2c a t a l y s t sw i t l ld i f f e r e n tC u Oc o n t e n tw e r ep r e p a r e du s i n gC e ( N 0 3 ) 3a n dC u O 阿0 3 ha sp r e c u r s o r sb yp r e c i p i t a t i o nm e t h o d , t a k i n gs u r f a c t a n t sC T A Ba st e m p l a t i n ga g e n t ．T h e i rc a t a l y t i ca c t i v i t i e sf o rC Oo x i d a t i o nw e r et e s t e d ．T h eh i g h e s tB E Ts u r f a c oa r e ao ft h ec a t a l y s t si s2 1 5m 2 ‘百‘( 3 ．3m 0 1 ％C u Oc a t a l y s t ) ．T h e s eh i g h —s u r f a c ea r e an a n o s i z e dc a t a l y s t sw e r ef o u n dt ob ev e r ya c t i v ef o rC Oo x i d a t i o nr e a c t i o na n dt h el o w e s tT e m p e r a t u r ef o r9 0 ％C Oc o n v e r s i o n ( 1 ' 如) w a s8 0o Co v e ra12 ．0m 0 1 ％C u Oc a t a l y s t ．I na d d i t i o n ，t h eC u O —C e 0 2c a t a l y s t sa l s os h o w e dh i g hc a t a l y t i ca c t i v i t yf o rs e l e c t i v eo x i d a t i o no fC Oi ne x c e s so fH 2a tar e l a t i v e l yl o wt e m p e r a t u r e ． T h eI - I z - T P Rr e s u l t sr e v e a l e dt h r e er e d u c t i o np e a k sf o rt h e s ec a t a l y s t s ，w h i c hc o u l db ea t t r i b u t e dt or e d u c t i o no ft h eh i g h l yd i s p e r s 。