水热模板法制备高比表面铈锆复合氧化物及表征

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铈锆复合氧化物作为助剂应用于三效催化剂引起了人们的广泛关注。提高铈锆复合氧化物的比表面积和热稳定性已成为研究的热点。本文分别采用非离子表面活性剂聚乙二醇-4000(PEG-4000)和阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为模板剂合成了高比表面介孔铈锆复合氧化物。采用XRD、FT-IR、TEM、H2-TPR和BET等检测手段进行了表征。采用PEG-4000为模板剂制备铈锆复合氧化物时,主要讨论了PEG-4000用量、反应温度对样品比表面积的影响和溶液的pH值、Ce/Zr摩尔比对样品晶相的影响以及考察了样品的热稳定性。BET检测结果表明,PEG-4000的用量和反应温度对样品的比表面积有较大的影响,当PEG-4000/([Ce]+[Zr])的摩尔比为0.3、反应温度为120℃时,制得的样品经过500℃煅烧2h后比表面积较大,为146.7m2·g-1;XRD检测结果表明,溶液的pH值对样品的晶相影响较小,但随着pH的升高,样品的粒径有增大的趋势。Ce/Zr摩尔比对CexZr1-xO2的晶相影响较大,当x<0.5时,所合成的样品为混合相的铈锆复合氧化物;TEM检测结果表明,所合成的Ce0.5Zr0.5O2样品具有蠕虫状介孔结构;FT-IR检测结果表明,表面活性剂PEG-4000与前驱体发生了协同作用,经过500℃煅烧后,样品中的表面活性剂已基本被除去。但样品的热稳定性较差,经过800℃高温煅烧后2h,样品的孔结构发生了严重坍塌,比表面积减小为27m2·g-1。采用SDBS为模板剂制备铈锆复合氧化物时,主要讨论了SDBS的用量对样品比表面积的影响和溶液的pH值对样品孔结构的影响以及考察了样品的热稳定性。BET检测结果表明,SDBS用量对样品Ce0.5Zr0.5O2的比表面积有较大的影响,当SDBS在溶液中的浓度形成球状胶束时,制得的样品比表面积较大,为163.3m2·g-1;小角度XRD检测结果表明,溶液的pH值对形成MSU介孔结构的影响较大,弱酸性条件下有利于MSU介孔结构的形成,碱性条件不利于MSU介孔结构的形成;FT-IR检测结果表明,表面活性剂SDBS与Ce(OH)4和Zr(OH)4乳胶发生了协同自组装作用,经过500℃煅烧后,样品中的表面活性剂已基本被除去;TEM检测结果表明,Ce0.5Zr0.5O2样品具有MSU蠕虫状介孔结构;样品的热稳定性较好,经过800℃高温煅烧后2h,样品的孔结构发生了部分坍塌,比表面积减小为62.4m2·g-1;H2-TPR检测结果表明,样品的比表面积越大,其储氧量越大,低温还原性能越好。
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