納米Co-,3-O-,4-和Co-Cu復(fù)合氧化物的合成及其在富氫氣氛下CO選擇氧化反應(yīng)中的催化性能的研究.pdf

1、本論文針對目標(biāo)反應(yīng)富氫氣氛中CO選擇氧化反應(yīng)，嘗試可控合成不同形貌和大小的Co3O4，初步探究了制得的Co3O4的形貌和大小與其催化劑性能的關(guān)聯(lián)。同時(shí)系統(tǒng)研究了Co3O4-CuO復(fù)合氧化物催化劑的結(jié)構(gòu)組成、氧化還原性能及其在目標(biāo)反應(yīng)中催化性能的變化規(guī)律，探討了催化劑結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)聯(lián)。 對于納米Co3O4的合成，采用氨水沉淀-空氣氧化法、尿素沉淀-空氣氧化法、水(溶劑)熱法合成了不同形貌和大小的Co3O4。采用氨水沉淀-空氣氧

2、化法制備了六方片狀的Co3O4，采用尿素沉淀-空氣氧化法制備了由納米顆粒連接而成的棒狀Co3O4。這些Co3O4的外形與沉淀前驅(qū)物β-Co(OH)2和Co(OH)1.2(CO3)0.4的外形直接相關(guān)。以氨水為沉淀劑，采用水(溶劑)熱法可制備了尺寸均一的Co3O4納米結(jié)構(gòu)(球形、立方體、棒狀、八面體等)。水熱反應(yīng)溫度、水熱合成時(shí)間、水/乙醇混合水熱溶劑的組成、共存NaNO3和表面活性劑影響制備的Co3O4的形貌和大小。在水熱反應(yīng)溫度＞15

3、0℃時(shí)，改變制備條件可以合成不同大小(6.2-100nm)的準(zhǔn)立方體狀Co3O4。對比以上三種方法制備的Co3O4的催化性能發(fā)現(xiàn)，催化劑的粒度和比表面積與催化劑的活性存在關(guān)聯(lián)。溶劑熱法制備的粒徑為6.2 nm的立方Co3O4催化劑具有最高催化活性。 采用共沉淀法制備了Co3O4-CuO復(fù)合氧化物并研究其在富氫氣氛下CO選擇氧化反應(yīng)的催化性能。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)350℃焙燒的Co3O4=CuO(Co/Cu=4/1)復(fù)合氧化物表現(xiàn)出最佳的

4、CO氧化催化性能，在125℃時(shí)CO轉(zhuǎn)化率可達(dá)100％，O2選擇性約為70％，顯著優(yōu)于單一氧化物Co3O4和CuO的催化性能。此外，Co3O4-CuO復(fù)合氧化物的催化性能顯著優(yōu)于Co3O4與其它過渡金屬M(fèi)(M=Ce、Ni、Zn、Fe，Co/M=4/1)氧化物形成的復(fù)合氧化物的催化性能。催化劑表征表明，含有少量CuO的Co3O4—CuO復(fù)合氧化物只有Co3O4的晶相峰。與單一氧化物Co3O4相比，其粒徑減小，且可在較低的溫度下被H2和CO還