SnO2固溶體催化劑用于CO和CH4氧化：利用XRD外推法測定固溶體的晶格容量.pdf

1、SnO2是一種重要的寬禁帶(Eg=3.6 eV) n型半導(dǎo)體材料，廣泛應(yīng)用于氣敏器件、鋰離子電池、光電設(shè)備以及催化等方面。由于SnO2表面富含活潑的缺位氧，晶格氧可還原，且熔點(diǎn)高達(dá)1630℃，是一種具有潛在應(yīng)用價值的催化材料。近年來，其在催化方面的性能也逐漸引起了人們的關(guān)注。研究表明，通過摻雜其他金屬陽離子形成SnO2基固溶體，能夠提高其催化性能。
　　第一部分采用共沉淀法制備了不同Sn/M(M=Mn, Zr, Ti, Pb)摩爾

2、比的催化劑，結(jié)果表明 Mn3+、Zr4+、Ti4+和 Pb4+均可以摻雜進(jìn)四方金紅石型 SnO2中，形成穩(wěn)定的固溶體結(jié)構(gòu)，提高了其表面積和熱穩(wěn)定性等性質(zhì)，因此提高了其催化活性，但是可能因?yàn)殂U中毒的本質(zhì)導(dǎo)致SnPb催化劑的活性最差。其中Mn改性的SnO2活性最好。為了深入研究Sn–Mn催化劑，制備了一系列不同Sn/Mn摩爾比的樣品，通過XRD外推法計(jì)算出了Mn在SnO2中的晶格容量是0.135 g Mn2O3/g SnO2，相當(dāng)于Sn/M

3、n摩爾比79/21，即SnO2中最多21％ Sn4+可以被Mn3+替代，形成穩(wěn)定的固溶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)Mn的含量超過晶格容量21%時，Mn2O3就會出現(xiàn)在催化劑表面，不利于催化劑的活性；當(dāng)Mn的含量低于晶格容量時，這些富Sn固溶體催化劑只有一個相，且活性明顯提高。
　　第二部分采用共沉淀法制備了一系列不同 Sn/Ce摩爾比的催化劑，考察了CH4的催化氧化性能，并通過XRD外推法分別計(jì)算出了Ce在SnO2中的晶格容量是0.338 g Ce

4、O2/g SnO2，相當(dāng)于Sn/Ce摩爾比77/23；Sn在CeO2中的晶格容量是0.364 g SnO2/g CeO2，相當(dāng)于Sn/Ce摩爾比29/71。這表明，溶劑離子半徑大于溶質(zhì)離子半徑時，晶格容量更大。
　　第三部分采用水熱法成功制備了SnMn固溶體的納米棒，其尺寸均勻，長度0.2~1μm，直徑為10~130 nm。加入Mn以后，尺寸變小，表面積變大，熱穩(wěn)定性等性質(zhì)均有提高。最優(yōu)催化劑為Sn/Mn摩爾比8/2的納米棒(Sn