SBA-15的表面改性及介孔La0.8Sr0.2CoO3型催化剂的制备

摘要

La0.8Sr0.2CoO3钙钛矿型氧化物在CO氧化中表现出较高的催化活性，但传统方法制备的钙钛矿型材料比表面积较低(<50 m2·g-1)，限制了其广泛应用。将钙钛矿型氧化物制备成介孔结构，可以显著增大材料的比表面积，增加其可接触的催化活性位点，提高催化活性。但制备介孔结构优良、低温催化活性好的钙钛矿型氧化物技术上仍然存在一定难度，基于此现状，本文采用表面改性的SBA-15来制备介孔结构的La0.8Sr0.2CoO3复合氧化物，并对La0.8Sr0.2CoO3进行贵金属Pd的掺杂和负载处理，以期进一步提高其催化活性，对介孔La0.8Sr0.2CoO3型钙钛矿催化剂在CO催化氧化方面的应用进行了研究和探讨。 1、以P123和F127为结构导向剂，采用双模板剂法合成大孔径的介孔SBA-15，获得了孔径为10.1 nm的SBA-15，其比表面积为802 m2·g-1。通过后嫁接法对SBA-15表面进行官能团改性，分别在介孔氧化硅表面嫁接甲基、氨基，进行羟基化处理，合成具有不同表面官能团的介孔氧化硅模板，用于后期介孔La0.8Sr0.2CoO3型催化剂的制备。通过SAXD、TEM、BET、FT-IR等表征手段，对SBA-15的结构和性能进行表征。 2、采用溶胶凝胶法结合纳米浇注方法，制备介孔La0.8Sr0.2CoO3催化剂，探索了催化剂的制备工艺参数，评价了催化剂对CO的催化氧化性能。结合TG-DSC、XRD等分析得出，在烧结温度为650℃，n硬模板：n催化剂=2:1，pH=1时制备的介孔La0.8Sr0.2CoO3催化剂具有最佳的CO催化氧化活性。 3、采用外表面甲基改性，内表面羟基化和氨基化对SBA-15实施界面改性，系统地研究了硬模板SBA-15的表面改性对介孔La0.8Sr0.2CoO3氧化物的结构和性能的影响。结果表明，以改性后的CH3-SBA-15-OH/NH2为模板制备的介孔La0.8Sr0.2CoO3氧化物表现出优异的催化活性。在催化反应气体成分为2vol%CO、3vol%O2，Ar气为平衡气，空速为20000 h-1的条件下，催化剂T50%，T90%分别是120℃和140℃。XPS等分析表明，Co元素价态升高，表面吸附氧物种含量增加，晶格Sr在表面富集，可以显著提高催化活性。 4、通过等体积浸渍法在La0.8Sr0.2CoO3表面负载贵金属Pd，制备出负载型催化剂xPd/La0.8Sr0.2CoO3。采用溶胶凝胶硬模板法制备Pd掺杂的La0.8Sr0.2Co1-xPdxO3催化剂。通过XRD、TEM、H2-TPR等测试手段对制备的介孔钙钛矿型催化剂进行结构、形貌和性能的表征。结果表明， Pd掺杂进入钙钛矿结构后导致La0.8Sr0.2CoO3对CO催化氧化活性降低。而负载后的Pd以PdO的形式均匀分散于La0.8Sr0.2CoO3催化剂表面，能明显提高其催化活性，这主要得益于贵金属Pd物种和钙钛矿型氧化物的协同作用。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 介孔材料概述

1.3 硅基介孔材料

1.4 钙钛矿型氧化物

1.5 论文研究的意义及主要内容

第2章 实验方案及研究手段

2.1 引言

2.2 实验方案

2.3 主要实验药品与仪器

2.4 样品结构与性能表征手段

第3章 介孔SBA-15的制备与表征

3.1 引言

3.2 介孔SBA-15的制备及改性

3.3 介孔SBA-15的结构性能表征

3.4 本章小结

第4章 介孔La0.8Sr0.2CoO3钙钛矿型催化剂的制备与表征

4.1 引言

4.2 介孔La0.8Sr0.2CoO3催化剂的制备

4.3 介孔La0.8Sr0.2CoO3催化剂制备条件的确定

4.4 本章小结

第5章 SBA-15的表面性能对介孔La0.8Sr0.2CoO3结构和性能的影响

5.1 引言

5.2 介孔La0.8Sr0.2CoO3催化剂的制备

5.3 介孔La0.8Sr0.2CoO3催化剂的表征分析

5.4 本章小结

第6章 贵金属Pd对介孔La0.8Sr0.2CoO3结构和性能的影响

6.1 引言

6.2 样品的制备

6.3 La0.8Sr0.2Co1-xPdxO3(x=0.01、0.03、0.05)的表征分析

6.4 xPd/La0.8Sr0.2CoO3(x=1wt.%、2wt.%、3wt.%)的表征分析

6.5 本章小结

第7章 结论

致谢

参考文献

硕士期间科研成果情况