大表面積Co系鈣鈦礦復(fù)合氧化物的制備及催化性能研究.pdf

1、甲烷催化燃燒可降低污染氣體(CO，NO<,x>)和未充分燃燒烴類的排放而日益受到重視。長期以來，貴金屬催化劑盡管擁有良好的催化活性，但由于價格高昂、資源匱乏，從而制約其應(yīng)用，研制一種高活性、價格低廉的催化劑就顯得很有必要。鈣鈦礦型La<,0.8>Sr<,0.2>CoO<,3>復(fù)合氧化物具有較高的活性、穩(wěn)定性和價格低廉而被受人們關(guān)注，然而La<,0.8>Sr<,0.2>CoO<,3>復(fù)合氧化物需要較高的焙燒溫度才可形成，從而導(dǎo)致晶粒較大和

2、比表面積較低(<5 m<'2>/g)而制約其應(yīng)用。因此，尋找一種大比表面積La<,0.8>Sr<,0.2>CoO<,3>復(fù)合氧化物的制備方法具有一定的研究價值。 本文采用丙氨酸溶液燃燒法、丙烯酰胺-丙氨酸法、丙烯酰胺-氨基乙酸法、環(huán)氧丙烷法等方法制備La<,0.8>Sr<,0.2>CoO<,3>復(fù)合氧化物，以CH<,4>催化燃燒為探針反應(yīng)，研究了不同制備方法、有機燃料、有機燃料與氧化劑的化學計量比、稀土金屬離子(Ce、Nd)的A

3、位摻雜、過渡金屬離子(Ni、Cu)的B位和焙燒溫度對La<,0.8>Sr<,0.2>CoO<,3>復(fù)合氧化物催化劑甲烷催化燃燒性能的影響，采用XRD、FI-IR、比表面積測定、H<,2>-TPR等技術(shù)對催化劑進行了表征。 1．研究了丙氨酸溶液燃燒法、丙烯酰胺-丙氨酸法、丙烯酰胺-氨基乙酸法、環(huán)氧丙烷法等制備方法對La<,0.8>Sr<,0.2>CoO<,3>催化劑甲烷催化燃燒性能的影響。結(jié)果表明，丙氨酸溶液燃燒法制備的復(fù)合氧化物

4、催化劑表現(xiàn)出最好的甲烷催化燃燒活性，其半轉(zhuǎn)化溫度(T<,50>)和完全轉(zhuǎn)化溫度(T<,100>)分別為470℃和550℃，這是由于該法所制的催化劑平均晶粒度較小、表面和氧空穴處的化學吸附氧更容易移動、表觀活化能較低所致。 2．采用溶液燃燒合成法制備了La<,0.8>Sr<,0.2>CoO<,3>鈣鈦礦型復(fù)合氧化物，考察了丙氨酸、氨基乙酸和丙三醇等有機燃料對催化劑結(jié)構(gòu)和CH<,4>催化燃燒活性的影響。結(jié)果表明，不同有機燃料所制La

5、<,0.8>Sr<,0.2>CoO<,3>復(fù)合氧化物均具有較大比表面積，有機燃料對催化劑的結(jié)構(gòu)和性能有較大的影響，其中以丙氨酸有機燃料制備的復(fù)合氧化物活性最好。 3．以D,L-丙氨酸為有機燃料，考察了有機燃料與氧化劑的化學計量比(ψ)對催化劑結(jié)構(gòu)和性能的影響。實驗結(jié)果表明，它們的結(jié)構(gòu)和性能隨ψ的不同而變化，當ψ=1.52時所制備的催化劑活性最好，T<,50>和T<,100>分別為460和540℃。 4．采用Nd、Ce和N

6、i、Cu分別取代La<,0.8>Sr<,0.2>CoO<,3>復(fù)合氧化物A位La離子、摻雜B位中C<,o>離子，結(jié)果表明，Nd、Ce和Ni、Cu的摻雜均不能提高La<,0.8>Sr<,0.2>CoO<,3>催化劑CH<,4>催化氧化反應(yīng)活性，其活性順序為La<,0.8>Sr<,0.2>CoO<,3>>Ce<,0.8>Sr<,0.2>CoO<,3>>Nd<,0.8>Sr<,0.2>CoO<,3>>La<,0.8>Sr<,0.2>Co<,0