CeO2负载V2O5、MoO3催化剂固相反应的Raman光谱研究

摘要

CeO2由于具有良好的储氧和供氧能力以及分散表层活性组分的特性,是性能优良的催化剂助剂或载体,在催化领域有广泛的应用。本研究选择以CeO2为载体负载V2O5、MoO3催化剂体系,通过Raman光谱,结合X-射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等技术考察了催化剂中V2O5、MoO3与CeO2之间的固相反应,得到了催化剂中物相组成与各组分含量及处理条件的关系。具体结果如下:
　　 1.V2O5／CeO2催化剂固相反应的Raman光谱研究
　　 利用不同激发波长(514nm和325nm)的Raman光谱,结合X-射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis)和N2物理吸附技术,考察了V2O5／CeO2催化剂中V2O5和载体CeO2之间的固相反应。结果表明:催化剂在300 ℃焙烧时,V2O5与CeO2反应生成CeVO4,升高温度有利于固相反应的发生。样品对325 nm激发光的吸收明显大于对514nm激发光的吸收,因此325 nm激光Raman光谱对催化剂的表层信息更为敏感。当焙烧温度较低时,进入载体CeO2孔道或粒子堆积孔道内未反应的V2O5由于受到表层CeVO4的阻碍,因此514nm激发光下能观察到V2O5的Raman峰,而表面灵敏的325nm激发光下观察不到此现象。
　　 2.MoO3-CeO2催化剂物相组成的Raman光谱研究
　　 考察了MoO3含量及焙烧温度对催化剂物相组成的影响。对于500 ℃焙烧的催化剂,随着MoO3含量的增加,催化剂中钼物种分别为高分散态、晶相Ce8Mo12O49和Ce2Mo4O15,这是由于在500℃时MoO3与CeO2发生了固相反应,而且升高温度有利于固相反应的发生。而对于MoO3含量为20％的样品,在有氧条件下,MoO3与CeO2的固相反应过程中会生成中间产物Ce2Mo3O13,温度升高Ce2Mo3O13转化为Ce8Mo12O49。
　　 3.制备方法对MoO3-CeO2固相反应影响的Raman光谱研究
　　 采用机械混合法和浸渍法制备了MoO3含量为5％、40％和60％的样品。Raman光谱结果表明,与机械混合法制备的样品比较,浸渍法制备的样品在较低温度焙烧时就出现高分散和晶相的钼物种,这说明浸渍法制备的样品中MoO3更容易与CeO2发生固相反应。但是,在O2气氛下,两种方法制备的样品Raman光谱随温度升高变化趋势基本相同,这可能是由于在O2有利于固相反应的发生,因此难以区分两种方法制备的样品中固相反应的差异。