高比表面積納米CeO-,2-及Au-CeO-,2-的制備和催化性能研究.pdf

1、CeO2是一種優(yōu)良的儲(chǔ)氧材料，具有良好的氧化還原性能，被廣泛應(yīng)用作催化劑助劑或載體，在催化劑領(lǐng)域日益受到重視。本研究采用表面活性劑為模板的方法，優(yōu)化了制備高比表面積納米CeO2及其復(fù)合氧化物的條件，并對其CO氧化活性以及Au/CeO2的低溫CO氧化活性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，利用XRD、Raman、TPR、N2-sorption、TEM、SEM、XPS、DRIFT等方法對催化劑進(jìn)行了詳細(xì)的表征。制備的高比表面積納米CeO2及其復(fù)合氧化物，具有良好的

2、抗燒結(jié)性能和熱穩(wěn)定性，從而提高了催化劑的催化性能，拓寬了催化劑的應(yīng)用領(lǐng)域。 本文的主要內(nèi)容如下： 1、以表面活性劑為模板劑、鈰鹽為前驅(qū)體，通過沉淀法制備高比表面積納米CeO2。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)地考察了表面活性劑種類、鈰鹽前驅(qū)體種類、鈰鹽前驅(qū)體滴加速度、沉淀劑NaOH滴加速度、晶化時(shí)間、晶化溫度、模板劑用量、焙燒溫度等對納米CeO2比表面積和晶粒大小的影響。當(dāng)以十二烷基硫酸鈉(SDS)為模板劑，CeCl3為鈰鹽前驅(qū)體，鈰鹽加入速度

3、為2.5 mL·min-1，NaOH加入速度為3 mL·min-1，晶化溫度為90℃，晶化時(shí)間為24 h，CeCl3:SDS:NaOH:H2O=1:2.7:4.3:1100(摩爾比)時(shí)，在200、400、600℃下焙燒的樣品比表面積分別可達(dá)457、303、200 m2·g-1，晶粒分別為在2、2、3.2 nm。CeO2結(jié)構(gòu)中表面氧缺位的相對數(shù)目與其比表面積有很好的對應(yīng)關(guān)系，高比表面積有利于表面氧缺位的形成，使得高比表面積的CeO2具有更

4、高的CO催化氧化活性。 2、以十二烷基硫酸鈉(SDS)為模板劑，CeCl3為鈰鹽前驅(qū)體，ZrOCl2為鋯鹽前驅(qū)體，鈰鹽和鋯鹽混合溶液的加入速度為2.5 mL·min-1，NaOH加入速度為3 mL·min-1，晶化溫度為90℃，晶化時(shí)間為24 h，(CeCla+ZrOCl2): SDS: NaOH: H2O=1:2.7:4.3:1100(摩爾比)時(shí)，制備了一系列不同ZrO2含量的的高比表面積納米CexZr1-xO2復(fù)合氧化物。該

5、系列復(fù)合氧化物是以固溶體形式存在，比表面積隨著Zr含量的增加而增大，其中經(jīng)過400℃焙燒比表面積最大的可以達(dá)到433 m2·g-1，此時(shí)復(fù)合氧化物組成為Ce0.2Zr0.8O2；組成為Ce0.5Zr0.5O2的復(fù)合氧化物，經(jīng)過400、600、800℃焙燒后，比表面積分別為327、277、44 m2·g-1，可見它們具有良好的抗燒結(jié)性能和熱穩(wěn)定性。Zr元素的引入，對CeO2的CO氧化活性有一定影響。 3、以不同比表面積的CeO2作

6、為載體，采用沉積沉淀法，制備了一系列Au/CeO2催化劑。CeO2的表面性質(zhì)對催化劑的催化性能具有很重要的影響，Au物種提供CO吸附位，Au/CeO2催化劑的CO氧化活性，隨著載體CeO2比表面積的增加而增加。以高表面積CeO2為載體制備的Au/CeO2催化劑具有高活性的原因有兩個(gè)方面：一是負(fù)載在高比表面積CeO2的Au顆粒，與載體之間的作用力更強(qiáng)，從而可以吸附更多的CO，二是高比表面積CeO2通過形成AuxCe1-xO2-δ固溶體，可