不同形貌二氧化錫催化劑的制備與性能研究.pdf

1、SnO2是一種重要的半導(dǎo)體材料,具有獨(dú)特的氣敏、光學(xué)、電學(xué)、催化性質(zhì)。因其獨(dú)特的性質(zhì),使其在氣敏傳感器、太陽能電池和鋰離子電池等領(lǐng)域已投入應(yīng)用,并得到了廣泛和深入的研究,但其作為催化材料的性能仍缺乏系統(tǒng)探討。本論文以SnO2為研究對(duì)象,通過沉淀法、水熱法、熔鹽法等方法合成了形貌各異的SnO2材料。并通過 X射線衍射(XRD)、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FESEM)、透射電鏡(TEM)及高分辨透射電鏡(HRTEM)、氮?dú)馕矫摳?、X射線光電子能譜(

2、XPS)等手段對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征,同時(shí)討論了部分納米結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理,并對(duì)其氧化還原性能和CO催化氧化性能進(jìn)行了研究。主要結(jié)果如下:
　　第一部分用熔鹽法制備的SnO2納米棒,長(zhǎng)為0.6~10 um、直徑為40~60 nm,形貌規(guī)整、表面潔凈。并且為優(yōu)先暴露晶面為(110)面的單晶結(jié)構(gòu),可以提供更多的低配位數(shù)的活性位,從而提高CO催化氧化的活性,在260°C下可以將CO完全轉(zhuǎn)化為CO2。熔鹽介質(zhì)對(duì)納米顆粒自生長(zhǎng)形成一維納米結(jié)構(gòu)起到關(guān)鍵

3、作用。SnO2納米棒的合成經(jīng)過高溫熔鹽過程,結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。另外經(jīng)過100 h的穩(wěn)定性測(cè)試可以發(fā)現(xiàn),SnO2納米棒仍然保持較高的反應(yīng)活性,這說明SnO2納米棒在CO氣氛下氧化還原性質(zhì)穩(wěn)定,具有潛在的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
　　第二部分采用水熱法制得了SnO2實(shí)心微球,得到的球粒徑較大,平均粒徑約為2 um。分布較均勻,略有團(tuán)聚,球體表面由片狀組成,整體由較小晶粒組裝而成,結(jié)晶度較低。由于粒徑較大因此用水熱法制備的SnO2實(shí)心微球,其比表面積

4、均與普通SnO2納米顆粒相比并沒有明顯的提高,并且表面僅有少量(110)面暴露,雖然表面有一定的介孔結(jié)構(gòu),但CO催化氧化活性仍然較低,并不適合做CO氧化催化劑,需要進(jìn)一步改進(jìn)。
　　第三部分別采用水熱法和沉淀法制備了SnO2納米顆粒。水熱法制備的納米顆粒形狀不規(guī)整,但粒度均勻,分散性較好,平均晶粒尺寸約為30 nm。結(jié)晶度很高,表面潔凈,晶格條紋清晰,主要暴露了(221)和(110)晶面。但與普通沉淀法制備SnO2納米顆粒的相比,

5、晶粒較大,比表面積更小,不利于與反應(yīng)物CO接觸,另一方面由上章可知(110)是催化的活性晶面,因此水熱法制備的SnO2納米顆粒的CO催化氧化性能,遠(yuǎn)不如普通沉淀法制備SnO2納米顆粒。:
　　第四部分用水熱法制備的SnO2空心球,球形的直徑在0.2~1.5 um之間,大部分顆粒為完整球形,有少部分在焙燒過程中發(fā)生了破碎。平均殼層厚度約為20 nm,表面富有微孔和介孔。所制得SnO2空心球由5 nm左右的晶粒組裝而成,比表面積和孔容