石墨烯负载Co3O4、CuO催化剂的制备及催化CO氧化性能

摘要

低温催化氧化是脱除CO最有效的途径之一，开发高效的低温CO氧化催化剂就显得尤为重要。同时，CO氧化反应还经常作为研究氧化催化剂的探针反应，以揭示催化剂结构和性能的关系，探讨反应机理。近年来，廉价易得的铜系和钴系催化剂的研究引起了广大研究者的兴趣。石墨烯具有大比表面积，优良的光学性质、热导性质和电荷传输性能，这些性质为其作为催化剂载体提供优异的条件。Co3O4具有很高的催化CO氧化活性，被认为是替代贵金属最好的催化剂。CuO也是催化CO氧化过渡金属催化剂中应用比较广泛的催化剂。本论文将石墨烯与CuO和Co3O4复合以求得到性能优异的催化剂，具体研究内容及实验结果如下：
　　（1）采用Hummers方法，成功制备了氧化石墨烯。表征结果显示：制备的氧化石墨烯呈透明状，层数只有几层；表面存在羟基、羧基等含氧官能团，这些官能团为复合金属纳米粒子提供有利条件。
　　（2）通过水热合成方法制备了RGO-Co3O4复合催化剂。系统研究了不同石墨烯含量对RGO-Co3O4催化剂的结构以及催化CO氧化性能的影响，并研究了该体系催化活性稳定性，初步探讨了该催化剂体系的催化氧化CO机理。表征和测试结果显示：制备的催化剂中氧化钴的粒径大小均一，为20 nm左右，并且在石墨烯表面分布均匀。石墨烯含量30％的催化剂催化性能最好，在100℃即可完全氧化CO，并且具有较高的稳定性。
　　（3）利用水热合成方法制备了不同复合比例的RGO-CuO催化剂。研究了不同石墨烯含量对催化剂催化CO氧化性能的影响，并考察了该催化剂体系的催化CO氧化活性稳定性。表征和测试结果显示：制备的催化剂中氧化铜呈棒状结构，直径30-50 nm，长度500-700 nm。石墨烯含量为10%的RGO-CuO复合催化剂具有最好的催化活性和较高的催化稳定性。

目录

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致谢

1 绪论

1.1 石墨烯概述

1.2 CO低温氧化催化剂的研究进展

1.3 论文选题意义及研究内容

2 实验方法

2.1 实验原料

2.2 主要实验及分析仪器

2.3 催化剂物化性质表征

2.4 催化剂催化CO低温氧化性能评价

3 石墨烯负载氧化钴催化剂的制备、表征和催化性能研究

3.1 催化剂的制备

3.2 催化剂表征

3.3 催化剂的催化性能研究

3.4 催化剂催化CO低温氧化机理

3.5 小结

4 石墨烯负载氧化铜催化剂的制备及其催化氧化CO性能

4.1 石墨烯负载氧化铜催化剂的制备

4.2 催化剂表征

4.3 催化剂的催化性能研究

4.4 小结

5 结论与展望

5.1 全文结论

5.2 研究展望

参考文献

作者简历

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