图1。2 Co3O4的尖晶石结构
王永钊教授等[[[]Wang Y Z, Zhao Y X, Gao C G, et al。 Preparation and catalytic performance of Co3O4 catalysts for low-temperature CO oxidation[J]。 Catalysis Letters, 2007, 116(3-4): 136-142。 ]]利用了原位红外光谱技术对四氧化三钴的晶体结构进行了研究,在波长为568cm-1(ν1)和波长为667cm-1(ν2)处出现了两个明显的特征峰,这两个峰的产生是由于金属-氧键位的伸缩振动,则可以说明了具有Co3O4尖晶石结构物质的特征,尖晶石结构中的OB3振动在ν1谱带中得以表现出来,B代表的是三价钴离子在八面体的位置上,ν2谱带是由于ABO3的振动而引起的,A代表的是二价的钴离子在四面体的位置上,如果煅烧晶体物质的温度升高,会观察四氧化三钴颗粒更容易地聚拢集合在一块,会影响到晶体的比表面积,使表面比表面积变小。但是,而当把温度设置250℃到300℃的范围之内,四氧化三钴颗粒的尺寸会变得细小和均匀,增大比表面积,Co-O键的作用力也会减弱,这样反而会利于析出和释放出晶格氧,进而使钴基催化剂的催化活性大大提升。四氧化三钴作为一种过渡性金属,其被广泛使用在催化领域的应用和开发,比如,很多学者广泛应用在低温催化一氧化碳的研究,并且,因为它优越的催化性能在研究中表现出很高的活性,但是,相对而言,四氧化三钴催化剂应用于低温催化氧化甲醛的应用就比较少,通常是将其应用于负载在贵金属上,为四氧化三钴负载贵金属催化剂类型。
1。3。3 ZrO2催化剂
在高温下,氧化锆属于立方萤石型结构,如图1。3所示,因为Zr4+直径大于O2-离子直径,所以可以认为,由Zr4+构成面心立方点阵,占据1/2的八面体空隙,O2-离子占据面心立方点阵所有四个四面体空隙。
图1。3 氧化锆的立体结构
氧化锆由于其独特物理化学性质,所以使其具有高稳定性及机械性能,而对于催化剂来说,催化剂表面具有的不同的酸碱位及及其本身的氧化还原性能,氧化锆作为一种新型的催化剂载体很受专家学者的重视,引起了大家的高度关注和广泛兴趣[[[]Chen, J。 G。; Sun, Y, H。 The structure and reactivity of coprecipitated Co-ZrO2 catalysts for Fischer-Tropsch synthesis[J]。 Stud。Surf。 Sci。, 2004, 147: 277-282。 ]][[]Chen, J G。; Xiang, H, W。; Dong, Q。 N。; Wang, X, Z。; Sun, Y, H。 H2 or CO chemsorption on Co-based catalysts for FT synthesis[J]。 Acta。 Phys。 -Chim。Sin。, 2001, 17(2): 161-164。 ][[[]赵红霞, 陈建刚, 孙予罕。 载体焙烧温度对Co/ZrO2催化剂催化F-T合成反应的影响[J]。 催化学报, 2003, 24: 933。]][[[]马中义, 徐润, 杨成, 魏伟, 李文怀, 孙予罕。 用ZrOCl2制备出具有单一形态的无定型、单斜和四方三种形态二氧化锆[J]。 物理化学学报。 2004, 20(10):1221-1225。]],科研学者通过研究其不同的制备参数和制备方法观察其如何去影响催化剂的催化性能。Chen等教授通过研究催化剂使用共沉淀法来制备Co/Zr系钴基催化剂,然后改变其催化剂中Co/Zr的比例来研究掺入锆和掺入锆的量如何影响催化剂的催化性能和晶体结构,通过结果分析,可以发现,催化剂中锆的含量增加会是钴基催化剂更容易被还原,其利于提高催化剂的催化活性,也让氧化反应更容易发生。科研工作者分析结果,觉得氧化锆能提高催化剂活性的原因主要是氧化锆可以使活性组分更好地分散在钴基催化剂表面,可以让催化剂得到更多的活性位。