納米Co-,3-O-,4-和Co-Mn-O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)，嘗試控制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)。同時系統(tǒng)研究了Co-Mn-O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，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，采用多種方法合成了不同形貌的Co3O4。采用尿素均勻沉淀-水熱反應(yīng)-空氣氧化法合成了不同形貌和大小的Co3O4，采用該方法制備了由

2、納米顆粒串聯(lián)而成的棒組裝而成的球針狀Co3O4或納米顆粒直接組裝成Co3O4。這些Co3O4的外形與沉淀前驅(qū)物的外形直接相關(guān)。論文考察了水熱反應(yīng)時間、反應(yīng)物濃度、表面活性劑等對制備條件對制得的Co3O4的形貌和大小的影響。對比制得的不同形貌、大小的Co3O4催化劑在富氫氣氛下CO選擇氧化反應(yīng)中的催化性能。相對于商品Co3O4，本方法合成的球針狀和片狀Co3O4的催化活性優(yōu)秀。 采用共沉淀法制備了Co-Mn-O納米復(fù)合氧化物催化劑

3、，并研究其在富氫氣氛下CO選擇氧化反應(yīng)中的催化性能。研究發(fā)現(xiàn)不同組成的Co-Mn-O復(fù)合氧化物樣品中，經(jīng)350℃焙燒的Co-Mn-O(Co/Mn=8/1)催化劑表現(xiàn)最佳的CO氧化催化性能。在100℃時該催化劑CO轉(zhuǎn)化率可接近100％，O2選擇性約為93％，顯著優(yōu)于單一Co3O4和MaO2氧化物催化劑的催化性能。此外，相對于目前報道的Co與其它過渡金屬氧化物M(M=Cu、Mo、Cr、V、Ag，Co/M=8/1)形成的雙組分復(fù)合氧化物催化劑

4、，Co-Mn-O的催化性能優(yōu)異，是目前報道的性能最佳的雙組分催化劑。 催化劑TPR表征顯示，含有少量Mn的Co-Mn-O(Co/Mn=8/1、8/2)復(fù)合氧化物僅存在Co3O4的尖晶石結(jié)構(gòu)晶相峰，可能形成了MnxCo3-xO4固溶體。TEM研究顯示，與單一Co3O4氧化物相比，Co-Mn-O復(fù)合氧化物催化劑粒徑減小，在催化劑表面可能產(chǎn)生更多缺陷位。H2-TPR顯示，催化劑的氧化還原性改變，穩(wěn)定性增加，這說明Co-Mn-O復(fù)合氧化

5、物中Co與Mn間存在較強相互作用。TPD結(jié)果顯示，Co-Mn-O復(fù)合氧化物上CO和O2的吸附量顯著增大，β-O2物種晶格氧的脫附量增加，晶格氧的流動性增強。使用CO脈沖實驗特地對比考察了Co3O4和Co-Mn-O復(fù)合氧化物中晶格氧反應(yīng)性，研究發(fā)現(xiàn)Co-Mn-O復(fù)合氧化物中可用于與CO反應(yīng)晶格氧數(shù)量顯高于單一Co3O4，Mn的加入提高了晶格氧的流動性。使用原位漫反射紅外實驗考察了催化劑表面CO的吸附與反應(yīng)過程。提出CO氧化反應(yīng)的歷程：CO