載體微結(jié)構(gòu)對金催化CO氧化反應(yīng)活性的影響.pdf

1、納米金催化劑是一類新型的工業(yè)和環(huán)保催化材料。自從1989年Haruta等發(fā)現(xiàn)TiO2和Fe2O3等氧化物負(fù)載Au催化劑具有非常高的活性以來，氧化物負(fù)載Au催化劑在許多重要化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性和選擇性。特別是金低溫催化CO氧化的性能在氫燃料電池、封閉式CO2激光器、汽車尾氣處理器以及CO防毒面具等許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但目前尚未實現(xiàn)工業(yè)化，制約其發(fā)展的主要因素是其活性和穩(wěn)定性有待提高。近年來，探討影響金催化劑活性的因素，尤

2、其是載體對活性的影響，是非常活躍的研究領(lǐng)域。 本論文以CeO2、Fe2O3和MnO2為載體，通過控制合成的方法分別得到不同形貌、晶相、顆粒尺寸的氧化物；采用XRD、氮物理吸附、TEM等手段表征了載體的微結(jié)構(gòu)；詳細(xì)研究了載體的形貌、晶相和顆粒尺寸對金催化劑在CO氧化反應(yīng)中的活性影響。為避免金活性組分的影響，論文選用膠體沉積法將尺寸均一的金屬態(tài)金納米粒子負(fù)載到氧化物表面。 論文首先通過水熱合成法制備出棒狀、立方體、多面體形貌

3、的CeO2納米粒子。負(fù)載金后催化測試結(jié)果表明：在CO氧化反應(yīng)中，棒狀和多面體形狀的CeO2表現(xiàn)出較好的催化活性，而立方體形狀的CeO2基本沒有表現(xiàn)出催化活性。這可能是因為不同形貌的CeO2暴露的晶面不同，金粒子在CeO2載體的{111}晶面上活性最高，在{110}晶面上穩(wěn)定性最好，且兼具高活性，在{100}晶面上活性最低。 論文進(jìn)一步通過氨基酸輔助的水熱合成法制備了具有三種不同尺寸的紡錘形和菱形Fe2O3納米粒子。結(jié)果表明氨基酸

4、的種類強烈影響Fe2O3納米粒子的形貌，在酸性氨基酸中容易形成紡錘形的Fe2O3，而在堿性氨基酸中則有助于菱面體的Fe2O3。催化測試結(jié)果表明表面粗糙的紡錘形Fe2O3負(fù)載金納米粒子表現(xiàn)出更好的催化活性；對于載體形貌相同的金催化劑，可能存在著與金顆粒尺寸相匹配的載體最佳尺寸。 論文最后通過水熱合成法制備出a、β、γ、d相的MnO2納米粒子。其中a、β、γ相形貌相似，均為棒狀；d相為花狀形貌。負(fù)載金催化劑之前，a、γ、d相MnO2