多孔莫来石纤维陶瓷负载La-Sr-Co-O和La-Sr-Co-Pd-O对CO+NO催化性能的研究

摘要

载体和催化剂的选择以及制备方法是影响负载型钙钛矿(ABO<,3>)氧化物催化剂几个关键因素，好的催化剂载体不仅能使催化剂均匀地附着在表面，具有很好的分散性，而且能增加催化剂的比表面积，甚至能通过增加催化剂的氧格空位来提高催化剂的催化活性。对于钙钛矿催化剂来说，A位阳离子的取代和B位阳离子的选择将决定催化剂的催化性能。本文选择孔隙率高达96％的多孔莫来石纤维陶瓷作为钙钛矿型催化剂的载体，利用Sr<'2+>阳离子部分取代A位的La<'3+>阳离子，同时B位选择贵金属Pd部分取代Co<'3+>阳离子，首次选用多孔莫来石纤维陶瓷为催化剂载体，并采用了真空浸渍法分别制备了负载型La<,1-x>Sr<,x>Co<,0.9>O<,3-δ>和La<,1-x>Sr<,x>Co<,0.9>Pd<,0.1>O<,3-δ>(X=0.2，0.4，0.6和0.8)钙钛矿氧化物催化剂，研究A位和B位取代对催化剂催化活性的影响。 分别利用SEM、DSC-TG、XRD等对两种系列催化剂的微观结构及性能进行了表征，SEM表明，催化剂能较好地与多孔莫来石纤维陶瓷结合并具有较好地分散性，催化剂颗粒为片状和圆球状；DSC-TG测试结果分析发现Sr<'2+>对La<'3+>的取代使得催化剂产生晶格畸变，出现氧格空位，并且随着Sr<'2+>取代量的增加，氧格空位量也相应得到增加：两种系列催化剂XRD研究发现，采用多孔莫来石纤维陶瓷作为催化剂的载体，抑制了钙钛矿结构形成过程中SrCO<,3>晶体杂相的生成，但同时也引入了少量的La(OH)<,3>杂相；在负载型La<,1-x>Sr<,x>Co<,0.9>Pd<,0.1>O<,3-δ>催化剂中没有发现La(OH)<,3>衍射峰，因此Pd的掺入抑制了La(OH)<,3>杂相的生成，但同时也引入微量的SrPd<3>o<,4>杂相。催化测试实验结果表明，多孔莫来石纤维陶瓷载体负载La<,1-x>Sr<,x>Co<,0.9>O<,3-δ>和La<,1-x>Sr<,x>Co<,0.9>Pd<,0.1>O<,3-δ>(x=0.2，0.4，0.6和0.8)钙钛矿氧化物催化剂都具有较好的CO+NO催化氧化还原(Redox)特性，贵金属Pd的掺入明显增强了La-Sr-Co-O催化剂的催化活性。对于负载型La<,1-x>Sr<,x>Co<,0.9>O<,3-δ>钙钛矿氧化物催化剂而言，负载型La<,1-x>Sr<,x>Co<,0.9>O<,3-δ>氧化物催化剂的整体CO催化氧化能力较强，但负载型La<,0.4>Sr<,0.6>CoO<,3-δ>钙钛矿催化剂的整体NO催化还原能力较强；负载型La<,0.8>Sr<,0.2>CoO<,3-δ>钙钛矿催化剂表现出较强的单位表面积的CO催化氧化和NO催化还原活性。在负载型La<,1-x>Sr<,x>Co<,0.9>Pd<,0.1>O<,3-δ>系列钙钛矿氧化物催化剂中，负载型La<,0.6>Sr<,0.4>Co<,0.9>Pd<,0.1>O<,3-δ>钙钛矿氧化物催化剂的CO整体催化氧化和NO整体催化还原活性均较高；负载型La<,0.6>Sr<,0.4>Co<,0.9>Pd<,0.1>O<,3-δ>钙钛矿氧化物催化剂对CO单位表面催化氧化活性较高，负载型La<,0.6>Sr<,0.4>Co<,0.9>Pd<,0.1>O<,3-δ>系列催化剂对NO单位表面催化还原活性则随着温度的升高而剧烈增加，但是温度对负载型La<,0.4>Sr<,0.6>Co<,0.9>Pd<,0.1>O<,3-δ>钙钛矿氧化物催化剂的催化还原活性影响最为显著。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章研究内容

1.1研究背景

1.1.1汽车尾气净化器发展背景

1.1.2钙钛矿型催化剂研究背景

1.2本文研究的主要工作

第二章文献综述

2.1催化剂载体

2.1.1载体的作用

2.1.2载体的分类

2.1.3载体的制备方法

2.2钙钛矿型复合氧化物催化剂

2.2.1钙钛矿型复合氧化物结构

2.2.2钙钛矿型催化剂的制备方法

2.2.3负载钙钛矿型催化剂的制备方法

2.2.4钙钛矿型催化剂对CO+NO的催化反应机理

2.2.5掺Pd钙钛矿型催化剂对CO+NO催化活性的影响及反应机理

2.3本章小节

第三章实验原料、制备方法及测试表征

3.1实验所用化学试剂、实验仪器及设备

3.2多孔莫来石纤维陶瓷载体及催化剂的制备

3.2.1多孔莫来石纤维陶瓷载体的制备

3.2.2催化剂样品的制备

3.3实验表征手段

3.3.1 X射线衍射分析(XRD)

3.3.2扫描电镜分析(SEM)

3.3.3热分析(DSC-TG)

3.3.4比表面积分析(BET)

3.3.5 X射线能谱分析(EDS)

第四章载体及催化剂的表征

4.1引言

4.2多孔莫来石纤维陶瓷载体的表征

4.2.1载体的XRD、SEM及BET表征

4.2.2陶瓷载体的孔隙率及其他物理性能测试

4.3负载型La1-xSrxCoO3-δ及La1-xSrxCo0.9Pd0.1O3-δ钙钛矿催化剂的表征

4.3.1负载型La1-xSrxCoO3-δ催化剂及其粉体的表征

4.3.2负载型La1-xSrxCo0.9Pd0.1O3-δ催化剂及其粉体的表征

4.4本章小结

第五章负载型催化剂催化NO及CO的分析

5.1引言

5.2多孔莫来石纤维陶瓷负载La1-xSrxCoO3-δ(x=0.2～0.8)催化活性的评价

5.2.1负载型La1-xSrxCoO3-δ催化剂催化活性的测量

5.2.2分析与讨论

5.3多孔莫来石纤维陶瓷负载La1-xsrxco0.9pd0.1o3-δ(x=0.2～0.8)催化活性的评价

5.3.1负载型La1-xSrxCo0.9Pd0.1O3-δ催化剂催化活性的测量

5.3.2分析与讨论

5.4负载型La1-xSrxCo0.9Pd0.1O3-δ与La1-xSrxCoO3-δ催化剂活性比较

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢

评定意见