介孔Al2O3、AlF3的制備和Pd-Al2O3催化劑的甲烷催化燃燒性能研究.pdf

1、介孔材料作為新型材料在催化、吸附與分離等領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。它具有比表面積大、孔徑分布窄的特點,自首次合成以來一直受到廣泛的關(guān)注。氧化鋁(Al2O3)的晶型豐富(無定形、α、β、γ、δ相等),價廉易得,并具有良好的物理化學(xué)性質(zhì),在工業(yè)上已被廣泛應(yīng)用于催化劑載體和吸附劑。介孔氧化鋁(為了區(qū)別普通的Al2O3,全文用M-Al2O3來表示介孔氧化鋁)不但具有普通Al2O3材料的優(yōu)異性能,還具有介孔材料的特性,其催化、吸附性能更加優(yōu)越,因此

2、相關(guān)的制備和應(yīng)用研究具有十分重要的意義。本文主要通過調(diào)變合成條件制備了比表面積高、孔道尺寸均一、水熱穩(wěn)定性好的M-Al2O3,并將其用于CH4的催化燃燒反應(yīng)。并研究了介孔β-AlF3的制備。主要研究內(nèi)容如下:
　　 1、以非離子表面活性劑P123為模板劑,異丙醇鋁為鋁源,采用溶膠-凝膠法在酸性條件下合成了高比表面積和高熱穩(wěn)定性的M-Al2O3材料。實驗考察了M-Al2O3合成過程中表面活性劑用量、pH值、陳化溫度、焙燒溫度對M-

3、Al2O3比表面積和孔道結(jié)構(gòu)的影響。小角X射線衍射、TEM、N2吸脫附表征結(jié)果表明,合成的M-Al2O3具有典型的二維六方介孔結(jié)構(gòu)。最佳合成條件下,經(jīng)800℃高溫焙燒后的M-Al2O3比表面積仍高達230 m2／g,孔容可達0.49 cm3／g。
　　 2、以高比表面積M-Al2O3為催化劑載體,通過負載貴金屬Pd制備PdO／M-Al2O3催化劑,考察了其對CH4燃燒活性和穩(wěn)定性的影響。M-Al2O3負載PdO后的催化劑仍保持了

4、良好的介孔孔道結(jié)構(gòu)。在低溫焙燒時,Pd物種主要以PdO顆粒形式高度分散在載體的介孔孔道內(nèi)；隨著焙燒溫度的升高,Pd物種主要以晶相的Pd和PdO的混合形態(tài)存在。其中Pd／M-Al2O3(700)對CH4的催化氧化活性表現(xiàn)得最好,400℃時CH4轉(zhuǎn)化率為91％。然而900℃焙燒的樣品的轉(zhuǎn)化率雖然降低但TOF值最大,這與Pd相和載體的相互作用及催化劑中同時存在金屬Pd和PdO有關(guān)。
　　 3、采用碳模板法,結(jié)合氣相氟化法,以M-Al2

5、O3為原料,考察了氟化溫度、氟化方式等對制備純凈的具有高比表面積的介孔β—AlF3的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),將合成M-Al2O3的模板劑P123碳化作為氟化模板劑和直接氟化兩種方式進行氟化時,可控制氟化溫度使之完全轉(zhuǎn)化為β-AlF3,但產(chǎn)物比表面積較低,分別為17 m2儋和60 m2／g。以蔗糖為碳模板氟化后,β-AlF3的比表面積有一定的增大,然而孔結(jié)構(gòu)在除掉模板之后發(fā)生坍塌,這可能是由于具有二維六方相結(jié)構(gòu)的M-Al2O3自身在氟化后不能保持