二氧化鈰載金催化劑的制備、表征及性質(zhì)研究.pdf

1、近年來，均相和多相納米金催化劑己成為研究熱點。將納米金顆粒負載在氧化物載體上，形成一系列負載型多相納米金催化劑，能應(yīng)用于多種反應(yīng)體系，并且表現(xiàn)出良好的催化活性。氧化物載體的主要作用是避免金納米粒子的團聚所造成的催化活性嚴重降低的問題。另外，載體本身也可以在催化反應(yīng)中起到直接或間接的催化作用。在所研究的多種金屬氧化物載體中，CeO2以其良好的儲放氧能力和氧離子傳導(dǎo)性以及較強的Ce4+/Ce3+氧化性能作為催化劑或載體在水氣變換反應(yīng)、CO低

2、溫氧化反應(yīng)、甲醇裂解及氮氧化物，碳氫化合物的還原等反應(yīng)中有著獨特的優(yōu)勢。而另一方面，CeO2作為催化劑載體又存在材料強度較差、比表面積不夠大等諸多缺陷，成為限制其實際應(yīng)用的主要原因。制備CeO2納米球、納米棒，特別是具有空心結(jié)構(gòu)的納米管或規(guī)則多面體等納米尺度多晶材料，可有效地增大CeO2載體的比表面積并提高其承載強度。以CeO2為載體負載貴金屬Au的復(fù)合型催化劑的制備及其反應(yīng)和催化機理引起了極大的關(guān)注。CeO2的存在能有效防止Au納米粒

3、子的團聚，增強載金催化劑的穩(wěn)定性;同時，Au與CeO2的協(xié)同作用可大大提高催化劑的催化氧化能力。
　　 本課題主要研究以CeO2為載體負載貴金屬Au的復(fù)合型催化劑的制備、結(jié)構(gòu)、反應(yīng)機理、CO催化氧化性能及催化機理等問題。具體研究內(nèi)容如下:
　　 1、Au@CeO2核殼納米粒子和CeO2納米管的制備及對反應(yīng)機理的探究
　　 通過氧化還原的方法一步制備了CeO2納米管負載的Au@CeO2核殼結(jié)構(gòu)體系。系統(tǒng)地考察了反應(yīng)

4、時間、反應(yīng)溫度、還原劑種類、反應(yīng)物濃度以及前軀體種類對Au@CeO2核殼結(jié)構(gòu)中金粒徑大小的影響，以及對CeO2納米管成形的影響。當(dāng)以Ce(OH)CO3為前軀體，以HAuCl4·6H2O為還原劑，濃度為3mmol/1，反應(yīng)時間為2小時，溫度為90℃時，可得到粒徑比較小的納米金粒子，同時也可以得到成形很好的CeO2納米管。本實驗詳細地探究了該反應(yīng)過程的原理，以及金粒子、二氧化鈰納米粒子的生長機理。在此基礎(chǔ)上，對所制備體系進行CO循環(huán)催化氧化

5、反應(yīng)。實驗結(jié)果表明，該復(fù)合型催化劑具有很高的催化活性以及極其優(yōu)異的穩(wěn)定性。
　　 2、探究不同形貌二氧化鈰載金體系催化氧化CO性能及VC處理的影響
　　 通過水熱反應(yīng)制得了CeO2納米棒、納米立方體、納米多面體。將這三種形貌的CeO2用抗壞血酸還原后再用沉淀沉積法將金納米粒子負載到CeO2上。采用XRD、TEM及拉曼光譜等手段表征了經(jīng)過抗壞血酸還原的和未經(jīng)抗壞血酸還原的二氧化鈰載金體系的成份以及結(jié)構(gòu)，并且通過測試證明了未

6、經(jīng)過抗壞血酸還原的二氧化鈰載金體系具有更強的CO催化氧化性能。而經(jīng)過抗壞血還原的三種二氧化鈰載金體系對CO催化氧化活性順序為:CeO2nanoparticles＞CeO2nanorods＞CeO2nanocubes.未經(jīng)抗壞血酸還原的三種二氧化鈰載金體系對CO催化氧化活性順序為:CeO2nanorods＞CeO2nanoparticles＞CeO2nanocubes.本實驗還探究了導(dǎo)致二氧化鈰載金體系在通過抗壞血酸還原前后產(chǎn)生CO催化氧