負載、摻雜CeO2納米復合材料的制備及其催化性質研究.pdf

1、氧化鈰是最重要的稀土金屬氧化物之一，在催化、傳感器技術和生物醫(yī)學領域有廣泛應用。過渡金屬氧化物的催化氧化反應通常涉及氣體反應物和晶格氧之間的氧交換，氧空位作為催化反應中Mars van Krevelan機制的反應中心，隨著Ce4+(→)Ce3+的氧化還原循環(huán)地產(chǎn)生和消耗。通常情況下，Ce3+的氧化過程很快，而Ce4+的還原過程則相對緩慢，因此，還原能力的提高對催化反應至關重要。有研究結果表明:由于控速步驟——氧氣的擴散取決于氧空位的類型

2、、大小和氧空位濃度，二氧化鈰的還原擬由氧空位的性質來控制。此外，在光催化反應中，氧空位可作為電子或空穴的俘獲中心來捕獲由紫外光或可見光激發(fā)產(chǎn)生的光電子或空穴，有效地抑制或促進電子-空穴對的復合，從而影響催化劑的催化活性。因此，金屬氧化物材料中缺陷的研究對制備高催化活性的氧化物催化劑具有重要意義。
　　本論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1、抗壞血酸修飾CeO2納米棒對其載金過程及CO催化性能的影響
　　本部分研究首先通過水

3、熱法制備了CeO2納米棒，用抗壞血酸(VC)將納米棒還原后得到了含有較高濃度氧空位的納米棒，然后采用沉淀—沉積法將納米Au負載在含不同濃度氧空位的納米棒上。用CO催化氧化評估氧空位形成及其對載金催化劑Au的負載的影響，研究表明Au沉積在載體上的反應機制與氧空位的濃度密切相關。二氧化鈰納米棒通過VC還原引入了大量的氧空位，使得CeO2的還原性大大提高，且增強了Au與CeO2之間的強相互作用。因此，在DP法負載Au的過程中，Au3+并不遵從

4、常規(guī)的先水解生成[Au(OH)xCh-x]-的反應歷程，而是被直接還原且還原速率很快。氧空位和的Au3+之間強的電荷轉移作用導致最后生成的納米Au粒子尺寸增大且粒徑分布不均一，催化劑表面吸附的氧原子減少，納米粒子表面Ce3+/Ce4+比例降低，大量的Au3+被還原為活性差的Au+，導致催化劑活性降低。
　　2、釔(Y)摻雜CeO2納米管對催化劑氧空位的調控
　　本部分采用犧牲模板法，運用Kirkendall效應制備了二氧化鈰