納米介孔二氧化鈰的制備、表征及其催化性能的研究.pdf

1、CeO<,2>具有較為獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)、較高的儲(chǔ)放氧能力(OSC)、較強(qiáng)的氧化-還原(Ce<'3+>/Ce<'4+>)能力，因而受到了人們極大關(guān)注。將CeO<,2>作為催化劑載體或助劑具有許多優(yōu)良的性能，但由于其比表面積較小，限制了金屬的高度分散，將CeO<,2>制成納米介孔材料可有效改善其比表面積。烷基聚氧乙烯基醚類(Brij35)表面活性劑具有價(jià)格低廉、無(wú)毒、可生物降解等優(yōu)點(diǎn)，以此類表面活性劑為模板劑合成介孔CeO<,2>，對(duì)于人們普

2、遍關(guān)注的環(huán)境友好尤為重要。 本文將 Brij35、Brij35+CTAB和Brij35+PEG20000 表面活性劑用于制備介孔CeO<,2>材料。研究了單一模板劑及復(fù)合模板劑在合成介孔CeO<,2>(m-CeO<,2>)材料中的影響，探討了pH值、氨水和鈰源的添加順序、模板劑種類、合成溫度、老化溫度、模板劑與鈰源摩爾比和焙燒溫度等條件對(duì)m-CeO<,2>結(jié)構(gòu)和性能的影響；以甲醇水蒸汽重整制氫為探針反應(yīng)，研究了 m-CeO<,2

3、>載體及m-CeO<,2>/Al<,2>O<,3>復(fù)合載體對(duì)Ru基催化劑活性的影響。采用XRD、TEM、BET、DTA、FT-IR和TPR等方法對(duì)m-CeO<,2>材料及其Ru基催化材料的物理化學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和晶相進(jìn)行了表征，并與催化活性關(guān)聯(lián)，探討了催化材料活性-組成-結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系。 1．采用單一模板劑(Brij35)制備m-CeO<,2>材料(Ru/m-CeO<,2>-B<,CN>)。研究了pH值、NH<,3>H<,2>O

4、和鈰源加入順序和老化時(shí)間對(duì)m-CeO<,2>的結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明，以 Brij35 為模板劑，將氨水加入鈰源與模板劑的混合液中有利于形成m-CeO<,2>，pH值在9～10范圍內(nèi)且老化為2d，所得m-CeO<,2>材料具有較大的比表面積和孔容，且在較低溫度下(450℃)模板劑就能基本去除。 2．以Brij35分別與CTAB或PEG20000組成混合模板劑制備了m-CeO<,2>-BC和m-CeO<,2>-BP樣品，其中m

5、-CeO<,2>-BC樣品的比表面積和孔容較大，Brij35：CTAB摩爾比達(dá)3:1時(shí)，比表面積、孔容和平均孔徑分別為102m<'2>.g<'-1>、0.16cm<'3>.g<'-1>和5.05nm，孔徑分布較窄。Ru基催化劑的甲醇轉(zhuǎn)化率順序?yàn)镽u/m-CeO<,2>-BC>Ru/m-CeO<,2>-BP，這與其自身的比表面積和孔容有關(guān)。 3．合成溫度和老化溫度對(duì)介孔材料的形成影響較大，合成溫度較高時(shí)，所形成樣品的孔徑分布范圍較

6、寬，比表面積降低，40℃合成m-CeO<,2>-BC載體的Ru/m-CeO<,2>-BC催化劑的活性好于70℃合成的m-CeO<,2>-BC載體，70℃合成時(shí)出現(xiàn)了部分>50nm的非介孔材料。老化溫度較低時(shí)，容易團(tuán)聚且晶型結(jié)構(gòu)不完整，當(dāng)老化溫度達(dá)60℃可形成良好的m-CeO<,2>-BC。 4．復(fù)合模板劑與鈰源摩爾比對(duì)介孔材料的形成有一定的影響，n<,Brij35+CTAB>:n<,(NH4)2Ce(NO3)6>=2:1時(shí)所得

7、樣品的比表面積和孔容均相對(duì)較高。 5．m-CeO<,2>對(duì)Al2O<,3>載體有一定的改性作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著氧化鈰含量的增加，其 Ru 基催化劑甲醇轉(zhuǎn)化率(X)逐漸升高，可見m-CeO<,2>的加入有效抑制了Ru<,2>O<,3>向Al<,2>O<,3>載體晶格的滲入，減弱了Ru<,2>O<,3>與Al<,2>O<,3>載體間的相互作用，其中 S<,m-CeO2>