铈锆复合氧化物催化HCl氧化中相互作用机制

摘要

采用浸渍法制备了不同负载量的ZrO2/CeO2·(xZr/Ce)和CeO2/ZrO2·(yCe/Zr)两组催化剂.并采用XRD、Raman、N2-Sorption、TEM和H2-TPR等手段对xZr/Ce和yCe/Zr的结构和性质进行表征,并结合HCl催化氧化活性研究CeO2与ZrO2在反应体系中的相互作用.结果显示,CeO2表面掺杂适量的Zr4+可以增加xZr/Ce表面氧空位浓度,提高其HCl氧化反应活性;但当CeO2表面掺杂过量的Zr4+,Zr元素会以ZrO2的形式存在于xZr/Ce表面,覆盖氧空位,降低了xZr/Ce的反应活性.对于yCe/Zr催化剂,ZrO2表面高分散的CeO2有利于催化活性的提高,但ZrO2表层负载的CeO2对催化活性的贡献具有阈值,当CeO2负载量超过10％后,额外增加的铈物种对催化活性已无显著促进作用;对比发现xZr/Ce的氧空位主要来自于铈锆固溶体,yCe/Zr的氧空位主要来自于高分散的CeO2,由铈锆固溶体产生的氧空位对活性提升更有利;与纯组分CeO2相比,xZr/Ce与yCe/Zr两组催化剂在苛刻条件下的长期稳定性测试中均表现出高反应稳定性.