高性能燒綠石型催化劑的制備及其CO和CH4氧化性能研究.pdf

1、Ln2Sn2O7燒綠石型復(fù)合氧化物通式為 A2B2O7，具有高的熱穩(wěn)定性和良好的電子傳輸能力，且其A、B位可進(jìn)行取代組合制備所需材料，近些年越來越引起科研工作者地重視。但該類復(fù)合氧化物在環(huán)境催化領(lǐng)域的研究較少，且缺乏系統(tǒng)性。利用傳統(tǒng)法合成 Ln2Sn2O7燒綠石型通常需要較高溫度，易產(chǎn)生雜相且比表面積小，影響其作為催化劑或催化劑載體的性能。
　　針對上述問題，本論文致力于優(yōu)化 Ln2Sn2O7燒綠石的制備方法，降低樣品制備溫度，減

2、少粒子團(tuán)聚，提高其比表面積；同時(shí)探討影響 Ln2Sn2O7燒綠石結(jié)構(gòu)的因素，以及結(jié)構(gòu)對其催化氧化CO性能的影響。最后，引入單層分散理論設(shè)計(jì)出既具有高比表面積，又具有燒綠石性能的新型貴金屬載體，并考察了其催化性能。主要結(jié)果歸納如下：
　　1.相對于共沉淀法和溶膠凝膠法，水熱法制備的La2Sn2O7樣品本身或作為 Pd載體制備的催化劑都表現(xiàn)出最佳的CO催化氧化活性。N2-BET、H2-TPR以及CO-TPD結(jié)果表明其具有更高的比表面積

3、和更多的表面活性氧物種，作為載體可提高貴金屬 Pd的分散度并增強(qiáng)其和Pd之間的強(qiáng)相互作用，因而是一種性能優(yōu)良的載體。
　　2.采用水熱法成功制備出A位取代的A2Sn2O7(A=Y、Pr、Sm)燒綠石催化劑，其中Y取代的燒綠石(Y2Sn2O7)具有最佳的CO催化氧化性能。相對于共沉淀法制備的Y2Sn2O7-CP，水熱法制備的Y2Sn2O7-HT以及Y2Sn2O7-HT-800(800 ℃焙燒)樣品均表現(xiàn)出優(yōu)異的CO氧化活性。TEM結(jié)

4、果表明優(yōu)先暴露(111)晶面是導(dǎo)致Y2Sn2O7-HT催化劑具有高活性的主要原因。用作Pd的載體，Y2Sn2O7-HT可提高其分散度，因而得到更活潑的催化劑。
　　3. XRD、H2-TPR以及拉曼光譜證實(shí)，Al和Ce可部分取代Y2Sn2O7燒綠石結(jié)構(gòu)中B位的Sn離子，形成穩(wěn)定的B位取代燒綠石樣品。結(jié)果表明，B位部分取代明顯地抑制了催化劑結(jié)晶、提高了催化劑的比表面積以及減少了催化劑的酸中心數(shù)目，導(dǎo)致催化劑具有更高的C H4催化燃燒

5、活性。
　　4.利用XRD外推、XPS擬合以及H2-TPR方法揭示了Y2Sn2O7在γ-Al2O3的表面最大分散閾值為7％Y2Sn2O7左右(相當(dāng)于0.109mmolY2Sn2O7/100 m2γ-Al2O3)。CO催化氧化活性結(jié)果表明，隨著 Y2Sn2O7負(fù)載量的增加，活性升高。將Y2Sn2O7/γ-Al2O3復(fù)合氧化物作為貴金屬 Pd的載體，所得催化劑表現(xiàn)出比單純Y2Sn2O7和γ-Al2O3作為載體所制備的催化劑具有更優(yōu)異的