固相法和沉淀法制备CuO-CeO2催化剂及其CO氧化活性对比研究(2)

菜单

2.2.3 采用PEG 隔离法的固相反应 .. 7

2.3 催化剂的活性评价 8

2.3.1 制样.. 8

2.3.2 催化剂活性评价操作步骤.. 9

2.4 H2-TPR 实验 9

2.4.1 制样 10

2.4.2 H2-TPR 操作步骤 10

3 结果与讨论 . 11

3.1 H2-TPR 图谱分析 . 11

3.1.1 相同焙烧温度不同制备方法的结果分析. 11

3.1.2 不同焙烧温度同一制备方法的结果分析. 14

3.2 CO活性评价的结果分析 16

3.2.1 不同制备方法下催化氧化 CO活性分析 . 17

3.2.2 不同焙烧温度下催化氧化 CO活性分析 . 19

4 结论 . 23

致谢 .. 24

参考文献 25

1 前言 1.1 研究背景一氧化碳是无色、无臭、无、无刺激性、不溶于水的有毒气体，在大气中十分稳定，不易于其他物质发生化学反应，可在大气中停留 2~3年之久，并且十分容易扩散，是主要的大气污染物之一。一氧化碳的主要来源是人为造成的，例如日常生活中的吸烟，汽车尾气的排放，固体废物的焚烧，煤气发生站，还有炼钢、炼铁工业过程中含碳燃料的不完全燃烧等等。并且，随着工业的急速发展，家庭用车数量的上升，人口增多而导致的生活废气排放的增加，一氧化碳的排放也随之迅速上升，即其在大气中的含量也急剧上升。科学证明，一氧化碳浓度过高，会导致人出现晕眩，头痛，倦怠的不良现象，当人类长时间生存或暴露在此环境中，会引起人体组织的缺氧从而导致急性或慢性中毒甚至可能会有死亡的威胁。因此，为了改善减少一氧化碳的排放，全球各地都对一氧化碳的治理处理方法进行了研究。随着汽车数量的增加，汽车尾气所排放的一氧化碳占据了一氧化碳来源的一大部分，因此对于汽车尾气中一氧化碳的治理处理迫在眉睫。近年来，研究得出若干种方法可以有效地去处一氧化碳。
一氧化碳通过灼热的铜网氧化为二氧化碳；一氧化碳燃烧氧化为二氧化碳再用石灰水吸收；铜氨溶液吸收一氧化碳，再回收压缩为液体；一氧化碳与氢氧化钠粉末在一定条件下反应生成甲酸钠；一氧化碳进过催化剂催化氧化为二氧化碳等方法。这些方法各有其优势和缺点，从经济性，可操作性和处理效果等方面进行分析对比之后，得出催化剂催化氧化一氧化碳是目前最佳处理汽车尾气所排放一氧化碳的方法。催化剂催化氧化一氧化碳中所使用的催化剂种类十分多样化，有贵金属作为催化剂活性组分，如，金、铂、银、钯；也有非贵金属或者稀土金属作为催化剂活性组分，如锰、钴、铁、镍、锶等。此外，催化剂助剂也在催化剂中有十分重要的作用，通常为稀土金属或者碱金属氧化物，如二氧化铈等等。
1.2 研究进展近年来，随着经济与社会高速发展的同时，汽车工业也迅猛发展，同时带来了的是汽车尾气引起的环境污染问题。汽车尾气主要成分为一氧化碳，如果人长时间生存或暴露在高浓度的一氧化碳环境中，会引起人体组织的缺氧从而导致急性或慢性中毒甚至可能会有死亡的威胁。所以，解决汽车尾气中一氧化碳的污染刻不容缓。近些年的研究发现，催化剂催化氧化一氧化碳是解决汽车尾气中一氧化碳的可施行的有效方法。源Y自Z优尔W.论~文'网·www.youerw.com CeO2[1]是一种具有萤石型晶体结构的稀土氧化物，属于立体晶系。由图可见， CeO2晶胞中的Ce4+位于四方体的 8顶点和6面中心点，而O2-占据由Ce4+构成的四面体空隙，这样就形成了每个 Ce4+被 8 个 O2-包围，每个 O2-则有 4 个 Ce4+配位的情况。这样的结构中因存在许多八面体空位，故又称为敞型结构。此结构可令离子快速扩散，所以萤石结构的 CeO2 是公认的快离子导体。当 CeO2 经高温还原，形成 CeO2-x（0<x≤0.5）[2]，在低温下，CeO2又能形成一系列组成各异的化合物，但是，即使CeO2晶格中失去大量的氧，形成大量氧空位，其萤石型晶体结构仍然保持不变[3]。正是由于CeO2有这独特的萤石结构，使其有了特殊的性能，从而可应用于 CO低温氧化。不足的是，纯CeO2在高温下容易烧结，故需常与其他物质，如活性金属、氧化物一起使用。例如： Au/CeO2催化剂，Pt/CeO2催化剂，CuO/CeO2催化剂，CeO2/ZrO2催化剂等。其中 CeO2为载体，金属或氧化物则作为活性组分附载于 CeO2。由于铈离子的可变价态，即 Ce4+能在还原环境中转变为 Ce3+，而 Ce3+在在氧化环境中恢复到四价状态，这一可逆的 Ce3+/Ce4+氧化还原对CO转换为CO2提供了关键的钥匙[4]。正因为能在正四价和正三价之间较易转变，故有很好的储氧、释氧能力。反应中，CeO2 从外界吸收氧，再向催化剂内部释放氧，氧再通过金属传递给一氧化碳，最终使一氧化碳氧化为二氧化碳。