论文部分内容阅读
近年来,我国环境问题日益突出,严重影响到人们的日常工作和生活。因此,加强对大气污染的防治研究已迫在眉睫。其中,一氧化碳(CO)是大气中的一种重要污染物,主要来自于机动车尾气排放。催化净化是去除CO的最有效技术之一,而其中最为关键的一环是高效、廉价、稳定催化剂的开发。在众多具有良好CO氧化性能的催化材料中,铈基催化剂由于具有优异的储释氧性能和良好的Ce3+/Ce4+切换能力,尤其是与过渡金属氧化物进行复合后,可以表现出优异的反应性能。在本论文中,我们以铈基催化剂为研究对象,着重从温度驱动对催化剂结构变化的角度来考察其对CO氧化反应性能的影响。所涉及的催化剂包括两类:体相掺杂催化剂(Ni掺杂CeO2)和表面改性催化剂(CeO2改性Cu O/SBA-15)。具体研究内容如下:1)通过共沉淀法制备了镍铈比为1:9的CexNi1-xO2-δ催化剂,对该催化剂进行酸洗预处理除去表面镍物种,得到完全体相掺杂的镍铈催化剂。采用不同温度焙烧的方式对催化剂进行热处理,以CO氧化为模型反应,考察了催化剂结构变化对反应性能的影响。研究结果表明,镍铈催化剂的CO转化率随着焙烧温度的升高而得到提升,且显著高于未经焙烧的酸处理样品。XRD,BET和Raman等分析手段揭示催化剂的晶粒尺寸和比表面积等性质并未发生明显改变;而XPS结果反映了,Ni离子可通过热处理从CeO2体相迁移到表面;同时,H2-TPR的结果证明了不同温度焙烧的镍铈催化剂的氧化还原性能发生了明显改变。上述结果说明了,掺杂在CeO2晶格中的Ni离子可以随温度变化发生迁移,且迁移量与热处理温度的限制。催化剂催化性能的增强与由表面Ni物种的增加引起的和表面铈物种的相互作用的增强密切相关。2)通过简单的机械化学法制备了负载量分别为5 wt%(Cu O)和20 wt%(CeO2)的Cu/SBA-15和Ce/SBA-15催化剂。首先考察了CeO2的加入对Cu/SBA-15催化剂的结构和CO氧化反应性能的影响。经450℃焙烧处理后,原本以团聚颗粒形式存在于SiO2上的CuO会因晶格振动而发生淌动,迁移至CeO2表面,从而构建了高活性的Cu-Ce界面并提升CO氧化活性。研究发现,随着焙烧温度的升高,Cu的分散逐渐得到加强。进一步地我们将Cu/SBA-15和Ce/SBA-15催化剂机械混合,构建完全无铜铈接触界面的催化剂。对该混合催化剂进行不同温度下焙烧处理。通过测试催化剂的CO氧化反应性能,我们发现SiO2表面的铜物种在温度驱动下可以实现跨越载体的迁移和分散,并且提高焙烧温度有利于这种迁移,从而构建更多的铜铈界面位,促进CO氧化反应的进行。