納米Pt基核殼催化劑的制備及性能研究.pdf

1、負載型Pt基核殼催化劑在烷烴脫氫、CO氧化、氮氧化物還原等反應中具有較好的催化性能，在催化領(lǐng)域得到了廣泛的應用，負載型Pt基核殼催化劑的催化性能主要取決于金屬粒徑的大小以及載體的種類，Pt納米顆粒具有較高的表面能，高溫條件下容易發(fā)生團聚現(xiàn)象，隨著Pt顆粒粒徑的增大催化劑的催化性能迅速降低。本論文從提高Pt納米催化劑的熱穩(wěn)定性出發(fā)，利用SiO2封裝金屬粒子的方法限制Pt粒子的團聚，提高了催化劑的熱穩(wěn)定性，采用XRD、BET、TEM、SEM

2、和TGA等方法對催化劑進行表征，以對硝基苯酚的還原反應為探針考察了Ptencap/mSiO2(HSC550)、mSiO2/Pt/MOx/Fe和Fe@Pt/Ti(OH)4的催化性能，并取得了一些結(jié)論，具體內(nèi)容如下:
　　1、通過NaBH4還原K2PtCl4制得Pt納米顆粒，負載于水熱法制得的碳球表面得到Pt/C，以CTAB為模板劑，TEOS為硅源在Pt/C表面封裝mSiO2層制得mSiO2/Pt/C，焙燒除去mSiO2/Pt/C中的

3、碳球制備了HSC550中空催化劑。350℃焙燒后Pt/C表面的Pt顆粒已發(fā)生團聚，mSiO2/Pt/C經(jīng)550℃焙燒后其中的Pt粒子并未發(fā)生明顯的團聚現(xiàn)象，說明mSiO2對Pt粒子具有較好的保護作用，能有效提高催化劑的熱穩(wěn)定性。隨著焙燒溫度的升高，mSiO2/Pt/C中的碳球不斷除去，逐漸形成中空結(jié)構(gòu)，HSC550催化對硝基苯酚還原反應的催化活性最好，說明中空結(jié)構(gòu)可以提高HSC550的催化性能。HSC550重復使用5次之后催化對硝基苯酚

4、還原反應的催化活性并未明顯降低，該催化劑可以重復使用。
　　2、分別以Ce(NO3)3、TBOT為前驅(qū)體制得納米TiO2、CeO2，負載于α-Fe2O3表面得到MOx/α-Fe2O3(M為Ti或Ce)，將Pt納米顆粒負載于MOx/α-Fe2O3表面制得Pt/MOx/α-Fe2O3，在Pt/MOx/α-Fe2O3表面封裝mSiO2層制備了mSiO2/Pt/MOx/α-Fe2O3，對其進行氫還原制得mSiO2/Pt/MOx/Fe核殼催

5、化劑。在這個催化系統(tǒng)中，Pt顆粒被封裝在mSiO2層中，提高了mSiO2/Pt/MOx/Fe的熱穩(wěn)定性。500℃焙燒的mSiO2/Pt/CeO2/Fe催化對硝基苯酚還原反應的催化活性最好，隨著焙燒溫度升至700℃，mSiO2/Pt/CeO2/Fe中的納米CeO2和Pt顆粒部分發(fā)生團聚，mSiO2/Pt/CeO2/Fe催化對硝基苯酚還原反應的催化活性明顯降低，說明mSiO2/Pt/CeO2/Fe的抗焙燒性能較差。mSiO2/Pt/TiO2

6、/Fe經(jīng)700℃焙燒后催化活性并未明顯降低，說明mSiO2/Pt/TiO2/Fe具有較好的熱穩(wěn)定性。CeO2的功函數(shù)比TiO2低，電子富集區(qū)電子密度更大，500℃焙燒的mSiO2/Pt/CeO2/Fe催化活性最高。
　　3、采用水熱法在α-Fe2O3表面包裹碳層得到α-Fe2O3@C，將Pt顆粒負載于α-Fe2O3@C表面得到α-Fe2O3@C/Pt，通過TBOT和TEOS的水解在α-Fe2O3@C/Pt表面先后包裹TiO2和mS

7、iO2，制得α-Fe2O3@C/Pt/TiO2/mSiO2，焙燒除去碳層得到α-Fe2O3@Pt/TiO2/mSiO2，利用強堿腐蝕α-Fe2O3@Pt/TiO2/mSiO2中的TiO2得到α-Fe2O3@Pt/Ti(OH)4，對其進行氫還原制得Fe@Pt/Ti(OH)4核殼催化劑。Fe核與Ti(OH)4納米棒之間出現(xiàn)空腔，F(xiàn)e@Pt/Ti(OH)4中的Pt顆粒分布在Ti(OH)4納米棒之間，500℃焙燒后Pt顆粒不易團聚，提高了Fe@