錳基氧化物催化CO氧化反應(yīng)的研究.pdf

1、錳氧化物是傳統(tǒng)的功能無機(jī)材料，具有廉價(jià)、來源豐富、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于磁性材料、能量轉(zhuǎn)換、催化、電池材料等多個(gè)領(lǐng)域。本論文以錳基氧化物為研究對象，對其CO氧化的催化性能進(jìn)行了初步研究。由于大部分的CO來自于汽車?yán)鋯?dòng)時(shí)的尾氣排放，因此發(fā)展新型高效催化劑，確保CO在常溫環(huán)境中完全氧化為CO2在環(huán)境保護(hù)方面有著重要的意義。本論文采用摻雜、復(fù)合等手段，對錳氧化物的催化活性進(jìn)行調(diào)控。本論文的研究內(nèi)容包括以下三個(gè)部分:
　　第一部分采

2、用水熱法在溫和條件下合成Mn3O4及一系列摻雜過渡金屬離子的Mn3O4，考察了摻雜離子種類及摻雜量對其CO催化氧化性能的影響。利用XRD、SEM、BET、XPS、H2-TPR等一系列方法對催化劑進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)Mn3O4摻雜5％過渡金屬離子(Cu、Co、Ni、Zn)后，由于催化劑表面晶格氧活潑性的提高及金屬之間的協(xié)同作用，其CO催化氧化活性都得到了顯著的提高，其中摻Cu和Ni的樣品活性更佳。進(jìn)一步探索Ni和Cu的負(fù)載量對Mn

3、3O4的影響，發(fā)現(xiàn)Cu的摻雜量為10％時(shí)性能最佳，T100=140℃。而Ni隨著摻雜量的增大，其活性逐漸下降。
　　第二部分以乙醇為溶劑，尿素為沉淀劑，制備了一系列錳基復(fù)合氧化物及Co3O4，利用TG、XRD、SEM、BET、H2-TPR等一系列方法對催化劑進(jìn)行了表征，并對其CO性能進(jìn)行探究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CuMnOx的性能優(yōu)于Co3O4、 CoMn2O4、ZnMn2O4、CuMnOx隨煅燒溫度變化，其成分發(fā)生變化，由Mn3O4向

4、Mn5O8轉(zhuǎn)化，通過添加外來金屬離子實(shí)現(xiàn)了Mn5O8的合成。進(jìn)一步探索煅燒溫度對CuMnOx的CO催化性能的影響，發(fā)現(xiàn)350℃下煅燒得到的CuMnOx性能最優(yōu)，其CO完全轉(zhuǎn)化溫度為100℃。良好的催化活性首先得益于Cu和Mn離子的電子交換所形成Cu-O-Mn橋鍵。此外，更大的比表面積，以及Cu物種無定型顆粒豐富的表面活性位點(diǎn)也對催化活性的提升有明顯幫助。
　　第三部分采用沉淀-沉積法(DP法)，制備了一系列不同Au負(fù)載量的CuMn