濕度和等離子體處理對金基催化劑反應性能的影響及其機理研究.pdf

1、博士學位論文濕度和等離子體處理對金基催化劑反應性能的影響及其機理研究HumidityandPlasmaTreatmentE1kcts0nReactionPerformanceofGoldbasedCatalystsandItsMechanismInVestigation學號：!!QQ墊嬰答辯日期：壟Q!墨生望旦12旦大連理工大學DaliaIlUniVersityofTecllllology大連理工大學博士學位論文摘要納米金是一種在環(huán)境保

2、護、燃料電池和石油化工等領域中具有廣泛應用前景的催化劑。其中，金催化劑上室溫氧化脫除空氣污染物CO反應，具有重要的環(huán)境應用。由于在該反應中，濕度是影響金催化劑性能的一個關鍵因素，因此本論文首先研究了該反應中濕度的影響，并闡明了濕度影響機理。然后，研究了0：等離子體處理對金催化劑反應性能的影響及其機理。另外，富乙烯氣氛中乙炔選擇加氫是石油化工領域的一個重要反應，本論文考察了H2等離子體處理對金基催化劑上乙炔選擇加氫反應性能的影響。主要研究

3、結果如下：1采用以尿素為沉淀劑的沉積沉淀法(DPU)制備A“Ce02和A價i02催化劑，考察了濕度對室溫氧化脫除空氣污染物CO反應中誘導期、初活性和失活速率的影響，并通過XPS、TEM／HRTEM、FTIR和H2TPR等技術對反應前后催化劑的物理化學性質進行了分析。結果表明：A“Ce02催化劑存在誘導和失活兩個階段。與干氣相比，加入058％的水時，A“Ce02的誘導期大大縮短：隨著水含量進一步增加，其誘導期緩慢縮短。當水含量為074％時

4、，Au／Ce02具有最高的初活性。原位漫反射紅外光譜研究表明，H20促進了中間物種[COOH】。的形成與消耗，因此Au／Ce02的初活性增加。在濕氣中，A“Ce02存在快速失活和慢速失活兩個階段；而在干氣中，只存在慢速失活。A們e02的誘導期是由氧化態(tài)金引起的，同時提出了Au／Ce02在干氣和濕氣中誘導期形成的機理。對于Au／Ti02，不論在干氣還是濕氣中，都沒有觀察到其明顯的誘導期；在所測濕度范圍內，其初活性隨著水含量的增加而線性下降

5、。2開展了大氣壓介質阻擋放電02等離子體處理A“Ti02催化劑的研究，考察了等離子體處理對以不同沉淀劑制備的A們i02催化c0氧化活性的影響，并結合TEM／HRTEM、XPS、FTIR、紫外可見漫反射和低溫CO脈沖化學吸附等表征手段深入探討了其影響機制。結果表明：對于DPU法制備的Au／Ti02催化劑，經(jīng)02等離子體處理后表現(xiàn)了較低的催化活性，這歸因于02等離子體處理過程產(chǎn)生的[NO。]。物種占據(jù)了反應活性位；進而將其于惰性氣氛進行熱處

6、理以清除【NO，]。物種，則表現(xiàn)出比單純焙燒樣品更優(yōu)異的催化性能。而對以碳酸鈉為沉淀劑的沉積沉淀法制備的Au／Ti02來說，02等離子體處理可一步(無需后續(xù)的熱處理)制備出高活性的Au／Ti02。與焙燒樣品相比，經(jīng)02等離子體處理的A“Ti02催化劑具有較高的活性，這歸因于其具有較小的金顆粒尺寸、較高的金屬分散度、較多的配位不飽和的Au0和表面羥基。3采用以氨水為沉淀劑的沉積沉淀法制備Au／Ti02，然后將少量的Pd通過等體積浸漬法負載