稀土雙鈣鈦礦型銅系催化劑的制備及其甲烷催化燃燒性能研究.pdf

1、作為天然氣主要成分的甲烷因含碳量低、燃燒時(shí)產(chǎn)生的溫室氣體CO2量少,成為一種較為理想的清潔燃料,但傳統(tǒng)火焰燃燒方式存在效率低和污染物排放水平高等問(wèn)題,催化燃燒是解決這些問(wèn)題的有效途徑,而催化劑是天然氣實(shí)現(xiàn)催化燃燒的關(guān)鍵。
　　 本論文采用溶膠-凝膠法制備了La2CuBO6(B=Mn、Ni、Co)稀土雙鈣鈦礦型催化劑；并用不同方法制備了La2CuMnO6催化劑,相同條件下與對(duì)應(yīng)的單鈣鈦礦LaMnO3進(jìn)行了比較,同時(shí)探索了A位Ba不

2、同的取代量對(duì)La2CuMnO6的影響。采用XRD、H2-TPR.、BET、SEM、TEM、XPS和磁性測(cè)試等表征手段對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)、表面形貌和離子價(jià)態(tài)等進(jìn)行了研究,并考察了這些材料的甲烷催化燃燒性能。得到如下結(jié)果:
　　 (1)采用溶膠-凝膠法在空氣氣氛中1100℃焙燒3h后,La2CuBO6(B=Mn、Ni、Co)均形成穩(wěn)定的單相稀土雙鈣鈦礦化合物,其中La2CuMnO6表現(xiàn)出較好的甲烷催化燃燒活性,T10和T90分別為437.

3、5℃和649.2℃,結(jié)合XRD和H2-TPR結(jié)果發(fā)現(xiàn),與其晶體結(jié)構(gòu)完善和較低的還原峰溫有關(guān)。
　　 (2)采用溶膠-凝膠法、非晶態(tài)合金法和離子液體法均形成了單相的La2CuMnO6雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。其中溶膠-凝膠法制備的La2CuMnO6催化劑表面形貌主要呈球形,顆粒相對(duì)較小,晶體結(jié)構(gòu)發(fā)育完善,氫氣還原峰溫度較低,甲烷催化燃燒活性最好。
　　 (3)對(duì)雙鈣鈦礦型催化劑La2CuMnO6A位進(jìn)行Ba取代后發(fā)現(xiàn),少量Ba取代可以

4、提高樣品的催化活性,其中La1.9Ba0.1CuMnO6的催化活性最好,其T10和T90分別為400.1℃和618.9℃。
　　 (4)在相同條件下將雙鈣鈦礦型催化劑La2CuMnO6與對(duì)應(yīng)的單鈣鈦礦型催化劑LaMnO3相比,其起燃溫度和完全轉(zhuǎn)化溫度分別降低了53.1℃和116.5℃。XPS測(cè)試結(jié)果顯示La2CuMnO6氧空位濃度相對(duì)較大。此外,兩種催化劑的TPR譜、SEM、TEM和磁性結(jié)果具有明顯的不同,與其甲烷催化燃燒活性有