高比表面積碳化硅的合成及其在CO氧化反應(yīng)中的應(yīng)用.pdf

1、碳化硅(SiC)具有熱穩(wěn)定性高、導(dǎo)熱性能好及機(jī)械強(qiáng)度高的特點(diǎn)，在陶瓷、金屬?gòu)?fù)合材料、半導(dǎo)體材料及耐磨材料中有著用廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，將碳化硅作為催化劑載體應(yīng)用于一些重要的化學(xué)，并顯示出許多優(yōu)越性。但是這些反應(yīng)的效果還不理想，其中重要的因素之一是所用碳化硅載體的比表面積較低(只有20-60 m2/g之間)。因此，合成新型的高比表面積的SiC載體具有重要的意義。本研究以蔗糖為碳源，正硅酸乙酯(TEOS)為硅源，草酸為TEOS水解的催化劑，硝

2、酸鎳為碳熱還原反應(yīng)催化劑，采用溶膠凝膠法制備碳化硅前驅(qū)體，在惰性氣氛中對(duì)前驅(qū)體進(jìn)行碳熱還原來(lái)合成高比表面積碳化硅。用XRD、IR、FEM和低溫N2吸附-脫附等手段對(duì)合成的樣品進(jìn)行表征，優(yōu)化合成條件。將所合成的具有不同比表面積的碳化硅作為載體，負(fù)載上活性組分Pt，考察它們對(duì)CO氧化的催化性能，篩選出適合于CO氧化反應(yīng)的碳化硅載體。考察了各種制備因素對(duì)Pt/SiC催化劑活性的影響。取得了以下研究結(jié)果： 1．在碳化硅前驅(qū)體的制備及其碳

3、熱還原反應(yīng)研究中發(fā)現(xiàn)：未添加鎳催化劑的前驅(qū)體在1500℃下碳熱還原生成碳化硅的比表面積可達(dá)157 m2/g，孔徑分布較寬；在前驅(qū)體制備過(guò)程中加入鎳催化劑后，不僅可以縮短形成凝膠的時(shí)間，還可以降低碳熱還原溫度。且添加鎳催化劑前驅(qū)體制備的碳化硅晶粒尺寸增大，比表面積有所降低。 2．調(diào)節(jié)鎳催化劑的用量合成出不同比表面積的碳化硅，并以CO氧化反應(yīng)作為模型反應(yīng)，研究以碳化硅為載體的Pt/SiC催化劑對(duì)CO氧化反應(yīng)的催化性能。研究發(fā)現(xiàn)，載體

4、的比表面積越大，催化劑的活性越高?？疾炝嘶钚越饘儇?fù)載量、催化劑的焙燒溫度對(duì)催化劑活性的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Pt的負(fù)載量為2wt％，焙燒溫度為500℃時(shí)，催化劑的催化活性較高。且催化劑具有較好的活性穩(wěn)定性。 3．在考察助劑對(duì)催化劑活性影響的研究中發(fā)現(xiàn)，過(guò)渡金屬助劑(Fe、Co、Ni)可以顯著提高催化劑的活性，且Fe的助催化效果最好。且催化劑的制備方法對(duì)催化劑活性也有較大影響，以共浸漬法制備的催化劑活性優(yōu)于分步浸漬法制備的催化劑。以共浸漬

5、法制備的催化劑為研究對(duì)象，研究Fe助劑的用量對(duì)催化劑活性的影響，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Fe助劑的負(fù)載量為2wt％時(shí)，催化劑的催化活性最高。若進(jìn)一步提高Fe的負(fù)載量，催化劑活性不再有明顯提高。對(duì)Pt-Fe/SiC催化劑進(jìn)行一系列的分析表征，結(jié)果表明：Fe助劑的加入提高了活性組分Pt在載體表面的分散度，并與Pt產(chǎn)生了一定的相互作用，從而提高催化的活性。 4．在對(duì)以稀土氧化物CeO2作為助劑的Pt/SiC催化劑研究中發(fā)現(xiàn)，CeO2助劑的添加可以顯著