介孔鈣鈦礦型催化劑的硬模板法合成及性能研究.pdf

1、La1-xSrxMnO3+σ系列復(fù)合氧化物具有良好的汽車尾氣催化凈化特性，然而，已有的研究方法制備的催化劑比表面積較小，制約了材料催化性能的發(fā)揮。介孔結(jié)構(gòu)是提高材料比表面積的有效途徑，但該系統(tǒng)材料介孔化存在一定難度。本文以檸檬酸為絡(luò)合劑、不同硝酸鹽為無機源，以SBA-15介孔二氧化硅為硬模板劑，采用硬模板濕法浸漬溶膠凝膠法制備了介孔鈣鈦礦型La1-xSrxMnO3+σ系列復(fù)合氧化物催化劑。該制備方法綜合了溶膠-凝膠法制備鈣鈦礦型汽車尾氣

2、催化劑和硬模板法制備介孔材料(大比表面積、窄孔徑)的優(yōu)點，是制備La1-xSrxMnO3+σ系列介孔催化劑有效方法之一。通過XRD、SEM、EDS、AFM、FTIR和BET等多種測試手段對制得的催化劑進(jìn)行了物相、結(jié)構(gòu)表征和性能測試。結(jié)果表明：催化劑經(jīng)過熱堿液除去模板后，通過BET測試顯示：其擁有傳統(tǒng)方法制備的催化劑所無法達(dá)到的高比表面積(143.7m2/g)，同時，樣品還擁有較窄的孔徑分布(最可幾孔徑2.5nm左右)和較大的孔容(0.2

3、6cc/g)。其中，模板劑含量對樣品比表面積起著決定性作用，模板劑用量為0、1:1、2:1和4:1時比表面積分別為10m2/g、70m2/g、100.9m2/g和143.7m2/g。BET及BJH分析結(jié)果顯示催化劑樣品存在著較寬的孔徑分布，10nm左右的大孔為納米顆粒的堆積造成的，而2.5nm左右的小孔是模板劑除去過程中產(chǎn)生的。XRD測試結(jié)果顯示，以5℃/min升至750℃保溫2小時后得到的產(chǎn)物物相最純(鈣鈦礦型結(jié)構(gòu))、結(jié)晶度最高且樣品

4、顆粒尺寸較小。小角度X射線衍射結(jié)果顯示采用硬模板法制備樣品為無序的介孔結(jié)構(gòu)。AFM分析結(jié)果顯示催化劑樣品的顆粒粒徑為18nm左右。
　　 通過XPS分析和程序升溫反應(yīng)技術(shù)(TPR)研究了催化劑結(jié)構(gòu)和催化性能之間的關(guān)系，結(jié)果顯示：采用硬模板法制備催化劑樣品時，比表面積的提高增加了樣品表面化學(xué)吸附氧的含量，相比傳統(tǒng)溶膠-凝膠法制備的樣品其Oads/Olat值從0.58增加到了2.35，其中Mn4+的含量隨著模板劑用量增加也有所增加。

5、同時采用硬模板法制備樣品的介孔結(jié)構(gòu)有利于物質(zhì)的擴散，便于催化反應(yīng)的進(jìn)行。表現(xiàn)在對CO的催化活性上：模板劑用量的增加大大提高了其對CO的催化氧化性能，但是用量過大時，對催化活性并沒有更大的提高，反而有所下降。
　　 CO催化氧化結(jié)果顯示：A位摻雜La1-xSrxMnO3+σ/2SBA-15系列樣品對CO催化氧化活性順序為：La0.8Sr0.2MnO3+σ/2SBA-15>La0.7Sr0.3MnO3+σ/2SBA-15>La0.9