汽车尾气中含有大量的CO，已经成为大气污染的主要来源之一。利用催化剂将CO转化为CO2是除去CO的一个比较简便节能的方法。研究表明，加入氧化铈(CeO2)可很大程度的提高催化剂的活性和强度，铈基纳米材料特别是CeO2做为催化剂载体对CO催化氧化的研究吸引了广泛的关注。因此，我们合成一系列的M/CeO2(M=Au、Cu、Co)纳米催化剂，并探究前处理对M-CeO2相互作用以及CO催化性能的影响，结论如下:
1.Au/CeO2纳米催化剂的制备及处理气氛对其CO催化性能的影响
以CeO2中空纳米球为载体负载Au纳米颗粒得到的Au/CeO2纳米催化剂具有优异的CO催化性能。不同气氛的前处理对催化剂活性有明显的影响:O2前处理后的Au/CeO2催化剂具有最佳的CO催化活性，T100=74℃;CO前处理后的Au/CeO2催化剂催化活性最差，T100=167℃。因为一些Au纳米颗粒嵌入CeO2的孔道中和Au-CeO2相互作用，处理后的Au/CeO2催化剂在反应70h后没有失活，具有很好的催化稳定性。一系列的结构表征(例如XRD，H2-TPR，STEM-EDS，Raman，XPS和in-situ DRIFTS)用来表征催化剂结构和活性的关系。O2前处理对Au/CeO2催化剂的影响主要表现在:a）晶格氧迁移至表面导致CeO2具有氧空位;b)Au纳米颗粒表面吸附氧和Au-CeO2界面吸附氧增多;c）电子由Auδ+迁移至CeO2，导致Au-CeO2强的相互作用;d）在反应过程中有更多的碳酸氢盐和Auδ+-CO的出现，加速了CO的氧化。以上影响对于加快CO的氧化及增强催化剂耐用性方面有很大的作用。
2.Cu/CeO2和Co/CeO2纳米催化剂的制备及其CO催化性能研究
采用沉淀沉积法将活性组分CuOx、CoOx负载到CeO2纳米棒上，探究不同Cu、Co负载量对于CO催化活性的影响。经过一系列表征(例如TEM，XRD，H2-TPR)和CO催化性能测试，发现具有最佳催化活性的CuCeO催化剂具有较多的CuOx团簇，而活性较低的CuCeO催化剂具有较多的Cu-[Ox]-Ce结构。对于CoCeO催化剂，随着负载量的提高，催化活性逐渐增强，但出现了单独的CoOx物相，为了更好的研究Co-CeO2相互作用，我们选择负载量较低的CoCeO进行后续的研究。
3.处理气氛对Cu/CeO2和Co/CeO2纳米催化剂的形貌及其CO催化性能的影响
采用一系列表征例如STEM-mapping、H2-TPR、XPS和in-situ DRIFTS等对处理气氛对纳米催化剂的影响作了解释。当CuCeO和CoCeO纳米催化剂经过流动O2高温前处理后:a）形貌依旧为纳米棒，活性组分CuOx和CoOx高度分散在载体表面;b)CuCeO暴露的活性位点为表面高度分散的CuOx和Cu-[Ox]-Ce结构，且活性较高，CoCeO暴露的各活性位点活性较高;(c)CuCeO在CO氧化过程中产生较多的Cu+-CO和表面碳酸盐，有利于CO的吸附和脱附。以上诸因素均有助于加快CO氧化速率。相反，CuCeO和CoCeO纳米催化剂经过不流动空气高温前处理后:(a)纳米棒发生烧结;(b)CuCeO暴露的活性位点为CuO颗粒且活性较低，CoCeO暴露的各活性位点活性较低;(c)在CO氧化过程中产生少量的Cu2+-CO和表面碳酸氢盐。以上诸因素不利于CO氧化。
- 作 者：
- 任雨晴
- 学科专业：
- 应用化学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 山东大学
- 导师姓名：
- 魏慧英杨延钊
- 学位年度：
- 2018
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
