| 甲烷燃烧催化剂的研究 | |
| 李顺清 | |
| Subtype | 理学博士 |
| Thesis Advisor | 王晓来 |
| 2006-11-28 | |
| Degree Grantor | 中国科学院研究生院 |
| Department | OSSO国家重点实验室 |
| Degree Discipline | 物理化学（含：化学物理） |
| Keyword | 甲烷 催化燃烧 六铝酸盐 贵金属催化剂 Methane Catalytic Combustion Hexaaluminate Noble Metal Catalyst |
| Abstract | 催化燃烧是控制和消除NOx的有效方法。目前催化燃烧技术最核心的问题是催化剂的开发。由于催化剂同时具有高的催化活性和热稳定性较为困难，所以实用催化燃烧器中的催化剂通常由两部分组成：第一部分是低温起燃催化剂，常用贵金属催化剂担当，第二部分为高温燃烧催化剂，一般采用六铝酸盐材料。本文致力于制备大比表面积、高热稳定性、高活性的六铝酸盐催化剂以及低温活性高的贵金属催化剂。研究工作主要集中在以下几个方面： 1.六铝酸盐的制备研究 首次采用无机铝溶胶取代硝酸铝作为碳酸铵共沉淀前体，通过超临界干燥及其高温焙烧，制备高比表面积的棒状六铝酸盐纳米材料。该合成方法具有反应条件温和以及成本低廉等特点，易于工业化生产。该材料的形成主要是以δ-Al2O3为中间相,由于δ-Al2O3中Al3+离子的在高温下活动性下降导致大比表面的六铝酸盐生成。 2.调变镜面大阳离子六铝酸盐对甲烷催化燃烧的性能研究 我们成功制备了La-Ba、La-Sr以及La-Ca系列Mn取代的棒状六铝酸盐纳米材料。该催化剂比起常规催化剂具有高的热稳定性和高活性等优点。大阳镜面离子调变对催化剂的比表面积有显著影响，主要由于不同的大阳镜面离子进入氧化铝凝胶网络之后，导致了各种离子的活动能力不同，从而保持氧化铝凝胶网状结构的能力不同，得到不同比表面积的催化剂。此外，镜面阳离子对金属离子的空间配位场、平均价态以及镜面层的厚度产生影响,从而影响Mn3+/Mn2+的氧化还原性能，导致催化活性的变化。 3.不同金属取代六铝酸盐的研究 我们选择Ba0.8La0.2作为大阳镜面离子，制备了单金属以及双金属取代六铝酸盐催化剂。不同的金属离子在高温下的活动能力不同，使得金属离子同晶取代Al3+的能力不同，从而造成形成六铝酸盐的难易程度不同。Mn离子由于容易进入氧化铝尖晶石中，能够形成单一相的六铝酸盐，其他金属取代的催化剂均为六铝酸盐和α-Al2O3两相组成。Fe、Mn取代六铝酸盐中的金属离子主要为Oh配位，而Co、Cu则为Oh和Td配位。催化剂的活性取决于过渡金属离子的氧化还原过程，同时六铝酸盐的比表面积以及晶格氧等对催化活性有重要作用。单金属取代催化剂的活性由高到低的顺序为Mn>Cu>Fe>Co。双金属活性组分催化剂的活性介于单金属组分催化剂活性之间，没有表现出活性金属组分之间的协同催化作用。 4.摻杂二氧化铈纳米粒子的六铝酸盐的研究 我们制备了高比表面积的棒状六铝酸盐镶嵌粒状二氧化铈纳米材料，该材料比起相应的六铝酸盐具有更高的催化活性。该结果表明纳米二氧化铈的摻杂能够改善燃烧催化剂的性能，改善效果与二氧化铈粒子的粒径密切相关。对于不含过渡金属的CeO2/BaAl12O19-α催化剂，反应活性与二氧化铈粒子表面的Ce4+/ Ce3+的Redox循环密切相关。 5.沉积沉淀法制备的Pd/Ce1-xZrxO2-α甲烷燃烧催化剂的研究 采用碳酸铵共沉淀结合乙醇超临界干燥制备了高比表面积的铈锆固溶体，并且以此为载体采用沉积沉淀法制备了高活性的Pd/Ce1-xZrxO2-α甲烷燃烧催化剂。除纯CeO2形成的固溶体是典型的立方萤石结构之外，其余样品均由立方萤石结构的CeO2以及近四方相的Zr0.82Ce0.18O2混合晶相组成，同时Pd的负载对载体的晶相几乎不产生影响。Ce/Zr比对Ce1-xZrxO2-α负载PdO催化剂的催化活性影响很大，Pd/Ce0.5Zr0.5O2-α催化剂具有最高的催化活性，催化活性主要受到PdOx物种的活性以及比表面积等因素的影响。 |
| Subject Area | 多相催化 |
| Funding Project | 多相选择氧化研究组 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/3095 |
| Collection | 羰基合成与选择氧化国家重点实验室（OSSO） |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 李顺清. 甲烷燃烧催化剂的研究[D]. 中国科学院研究生院,2006. |
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