載體微結(jié)構(gòu)對(duì)金催化CO氧化反應(yīng)活性的影響.pdf

1、納米金催化劑是一類新型的工業(yè)和環(huán)保催化材料。自從1989年Haruta等發(fā)現(xiàn)TiO2和Fe2O3等氧化物負(fù)載Au催化劑具有非常高的活性以來(lái)，氧化物負(fù)載Au催化劑在許多重要化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性和選擇性。特別是金低溫催化CO氧化的性能在氫燃料電池、封閉式CO2激光器、汽車尾氣處理器以及CO防毒面具等許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但目前尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，制約其發(fā)展的主要因素是其活性和穩(wěn)定性有待提高。近年來(lái)，探討影響金催化劑活性的因素，尤

2、其是載體對(duì)活性的影響，是非?；钴S的研究領(lǐng)域。 本論文以CeO2、Fe2O3和MnO2為載體，通過(guò)控制合成的方法分別得到不同形貌、晶相、顆粒尺寸的氧化物；采用XRD、氮物理吸附、TEM等手段表征了載體的微結(jié)構(gòu)；詳細(xì)研究了載體的形貌、晶相和顆粒尺寸對(duì)金催化劑在CO氧化反應(yīng)中的活性影響。為避免金活性組分的影響，論文選用膠體沉積法將尺寸均一的金屬態(tài)金納米粒子負(fù)載到氧化物表面。 論文首先通過(guò)水熱合成法制備出棒狀、立方體、多面體形貌

3、的CeO2納米粒子。負(fù)載金后催化測(cè)試結(jié)果表明：在CO氧化反應(yīng)中，棒狀和多面體形狀的CeO2表現(xiàn)出較好的催化活性，而立方體形狀的CeO2基本沒(méi)有表現(xiàn)出催化活性。這可能是因?yàn)椴煌蚊驳腃eO2暴露的晶面不同，金粒子在CeO2載體的{111}晶面上活性最高，在{110}晶面上穩(wěn)定性最好，且兼具高活性，在{100}晶面上活性最低。 論文進(jìn)一步通過(guò)氨基酸輔助的水熱合成法制備了具有三種不同尺寸的紡錘形和菱形Fe2O3納米粒子。結(jié)果表明氨基酸

4、的種類強(qiáng)烈影響Fe2O3納米粒子的形貌，在酸性氨基酸中容易形成紡錘形的Fe2O3，而在堿性氨基酸中則有助于菱面體的Fe2O3。催化測(cè)試結(jié)果表明表面粗糙的紡錘形Fe2O3負(fù)載金納米粒子表現(xiàn)出更好的催化活性；對(duì)于載體形貌相同的金催化劑，可能存在著與金顆粒尺寸相匹配的載體最佳尺寸。 論文最后通過(guò)水熱合成法制備出a、β、γ、d相的MnO2納米粒子。其中a、β、γ相形貌相似，均為棒狀；d相為花狀形貌。負(fù)載金催化劑之前，a、γ、d相MnO2