負(fù)載金屬催化劑結(jié)構(gòu)與尺度控制及其表征.pdf

1、本博士論文利用等離子體和表面科學(xué)技術(shù)研究負(fù)載金屬催化劑的結(jié)構(gòu)與尺度效應(yīng)，制備和表征的負(fù)載催化劑包括Pd、Pt、Au、Ag、Co及Co-Rh體系，考察的催化反應(yīng)則涵蓋Suzuki偶聯(lián)、甲烷催化燃燒及費-托合成工藝。為了列催化劑及催化過程進(jìn)行全面表征，本論文使用了X射線光電子能譜(XPS)、N2吸附、小角及廣角X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、能量分散)X射線譜(EDX)、NH3程序升溫脫附(NH3-TPD)、吡啶吸附紅外譜(

2、Py-IR)、甲烷程序升溫還原(CH4-TPR)、低能離子散射譜(LEIS)等實驗手段。
　　 利用輝光放電等離子體還原和傳統(tǒng)等體積浸漬相結(jié)合的方法，在有序介孔分子篩SBA-15的孔道內(nèi)成功制得高度分散的Pd、Pt納米顆粒和均勻分布的Au、Ag納米線。納米顆粒和納米線的直徑能被SBA-15的孔道大小有效地控制，而納米顆粒的密度和納米線的長度則可以通過金屬的載量加以調(diào)變。這種方法制備得到的Pd/SBA-15樣品在鹵代芳烴和芳基硼酸

3、之間發(fā)生的Suzuki反應(yīng)中表現(xiàn)出很好的催化活性。利用輝光放電等離子體還原技術(shù)在有序介孔分子篩孔道內(nèi)制備納米材料的方法具有簡單、快速、綠色、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢。
　　 輝光放電等離子體技術(shù)對甲烷催化燃燒Pd基催化劑的改性機(jī)理借助有序介孔分子篩Al-MCM-41作為模型載體進(jìn)行研究。實驗結(jié)果確認(rèn)PdO為甲烷催化燃燒Pd基催化劑的活性組分。輝光放電等離子體處理能顯著增強(qiáng)催化劑的表面酸性和活性組分分散度，進(jìn)而提高PdO催化劑在甲烷催化燃燒反應(yīng)

4、中的初始活性。PdO催化劑穩(wěn)定性能的改善則與輝光放電等離子體處理增強(qiáng)活性組分PdO和載體Al-MCM-41的相互作用相關(guān)。
　　 在超高真空條件下制備Co-Rh雙金屬薄膜和Co-Rh/SiO2雙金屬顆粒用于模擬Co-Rh雙金屬催化劑的合金形成過程，并通過LEIS和線掃描EDX技術(shù)對雙金屬合金表面的原子組成進(jìn)行表征。結(jié)果表明高溫加熱可以形成穩(wěn)定的Co-Rh雙金屬合金，Co組分會在形成的合金表面富集。實驗方法上，雙金屬薄膜和雙金屬顆

5、粒都能有效地模擬雙金屬合金的形成過程，LEIS和線掃描EDX測試都能可靠地表征雙金屬納米顆粒的表面組成。
　　 利用表面科學(xué)技術(shù)研究了費-托合成反應(yīng)中Co/SiO2模型催化劑的粒徑效應(yīng)。結(jié)果顯示，3.5-10.5 nm粒徑范圍內(nèi)金屬態(tài)Co顆粒在費-托合成反應(yīng)中活性和選擇性基本不隨粒徑發(fā)生變化，即無明顯的粒徑效應(yīng)。對于特別小的Co顆粒(1.4-2.5 nm)，Co金屬在費-托合成反應(yīng)中容易被積累的水蒸氣氧化，進(jìn)而表現(xiàn)出較低的催化活