当前位置:主页 > 科技论文 > 化学论文 >

铈基核壳纳米材料的制备及其催化性能的研究

发布时间:2018-06-29 08:07

  本文选题:CeO_2 + Au/CeO_2 ; 参考:《山东大学》2017年硕士论文


【摘要】:空气污染已成为了中国乃至全球的世界性难题,这主要是由过多依赖化石燃料的工业化发展以及汽车保有量迅猛增加造成的。因此,脱除CO迫在眉睫,而CO催化氧化作为简便节能的CO脱除方法成为了研究焦点。在CO催化剂中,氧化铈(CeO_2)因为拥有丰富的氧空位缺陷,高储氧能力和Ce3+/Ce4+电子对的氧化还原特性,能够提高CO催化氧化反应速率,而得到广泛的关注。铈基纳米材料的催化活性的影响因素有很多,如形貌、氧空位、界面结构、暴露的晶面和纳米复合材料间的协同作用等。本文的研究内容是以壳聚糖为软模板,利用简单的溶剂热法可控制备了 CeO_2核壳纳米球,并用沉淀沉积法在其表面负载贵金属金进行化学改性来提高样品的CO催化性能。本课题的主要研究内容及结果如下:1.氧化铈核壳纳米球的制备及其催化性能的研究我们以壳聚糖为软模板通过溶剂热的方法制备了大小均匀,分散性良好的CeO_2核壳纳米球。为了进一步研究核壳纳米球的形成机理和壳聚糖在反应中的作用,我们进行了一系列的对比实验。结果表明,CeO_2核壳纳米球的形成经历了 CeO_2纳米晶的形成、不定向自组装以及部分纳米晶的溶解过程。通过与没有壳聚糖参与制备的CeO_2类立方块对比发现,在整个形成过程中,作为软模板和还原剂,壳聚糖起到了重要作用,改变了 CeO_2的形貌和暴露晶面。更重要的是,壳聚糖的存在显著增加了 CeO_2中的氧空位数量,从而提高了催化效能。2.载金氧化铈核壳纳米球的制备及其催化性能的研究为了提高CeO_2的催化性能,我们对制备的CeO_2核壳纳米球进行化学改性——负载贵金属金纳米颗粒。本节通过沉淀沉积法把不同量的金负载到CeO_2核壳纳米球和类立方块上,制备出一系列不同载金量的样品。我们通过SEM-EDS mapping、XPS、H2-TPR、CO催化氧化等测试对所得产物进行表征。EDS mapping的测试结果表明,金在CeO_2上呈均匀分布状态。载金后的氧化钸的氧空位数量明显增加,还原性能得到显著改善,进而使催化性能得到显著的提高。另外,载体是具有介孔结构的氧化铈,能够在一定程度上固定住金颗粒,所以得到的载金氧化铈(Au/CeO_2)具有良好的催化稳定性。XPS的测试结果表明,核壳纳米球上负载的金纳米颗粒是以Au0和Au3+的混合价态存在的,而在催化CO之后,金颗粒只有Au0这一个价态。而类立方块的负载的金纳米颗粒价态在催化前后保持不变,呈零价态。而催化性能的差异证明了 Au0和Au3+的混合价态的存在对CO催化性能的提高有促进作用。
[Abstract]:Air pollution has become a worldwide problem in China and even the whole world, which is mainly caused by the excessive dependence on fossil fuels and the rapid increase of automobile ownership. Therefore, CO removal is imminent, and CO catalytic oxidation as a simple and energy saving CO removal method has become the focus of research. In CO catalysts, cerium oxide (CeO2) has attracted much attention because of its abundant oxygen vacancy defects, high oxygen storage capacity and the redox characteristics of ce _ 3 / ce _ 4 electron pairs. There are many factors affecting the catalytic activity of cerium based nanomaterials, such as morphology, oxygen vacancies, interfacial structure, the synergism between exposed crystal planes and nanocomposites, etc. In this paper, using chitosan as a soft template, CEO _ 2 core-shell nanospheres were prepared by a simple solvothermal method, and the surface of CEO _ 2 core-shell nanospheres was chemically modified by precipitation deposition method to improve the CO catalytic performance of the samples. The main contents and results of this subject are as follows: 1. Preparation of ce _ 2O _ 3 core-shell nanospheres and their catalytic properties; CEO _ 2 core-shell nanospheres with uniform size and good dispersion were prepared by solvothermal method using chitosan as soft template. In order to further study the formation mechanism of core-shell nanospheres and the role of chitosan in the reaction, a series of comparative experiments were carried out. The results show that the formation of ce _ 2O _ 2 core-shell nanospheres has experienced the formation of CEO _ 2 nanocrystals, non-directional self-assembly and the dissolution of some nanocrystals. By comparing with CeOstack 2 square prepared without chitosan, it was found that chitosan played an important role as a soft template and reductant in the whole formation process, which changed the morphology and exposed crystal plane of CeOSP _ 2. More importantly, the presence of chitosan significantly increased the number of oxygen vacancies in CEO _ 2, thus enhancing the catalytic efficiency of .2. Preparation of ce _ 2O _ 3 Core-shell nanoparticles and their Catalytic Properties; in order to improve the catalytic performance of CEO _ 2, we chemically modified ce _ 2O _ 2 core-shell nanospheres loaded with noble metal gold nanoparticles. In this section, a series of samples with different amounts of gold were prepared by depositing different amounts of gold onto CEO _ s _ 2 core-shell nanospheres and standing squares. The obtained products were characterized by SEM-EDS mappingn XPSH2-TPRCO catalytic oxidation. The results of EDS mapping show that gold is uniformly distributed on CeO-2. After gold loading, the amount of oxygen vacancies in plutonium oxide is obviously increased, the reduction performance is improved significantly, and the catalytic performance is greatly improved. In addition, the carrier is cerium oxide with mesoporous structure, which can immobilize gold particles to a certain extent, so the au / CEO _ 2 has good catalytic stability. XPS results show that, The gold nanoparticles loaded on core-shell nanospheres exist in the mixed valence state of Au0 and Au3, but after CO catalysis, the gold particles have only one valence state of Au0. However, the valence state of gold nanoparticles supported on cubic like blocks remained unchanged before and after the catalyst, showing a zero valence state. The difference of catalytic performance shows that the existence of mixed valence state of Au0 and Au3 can promote the improvement of CO catalytic performance.
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O643.36

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘伟,盖国胜,杨玉芬,樊世民;核壳结构粒子制备及分析[J];有色矿冶;2005年S1期

2 宋肖锴;周雅静;李亮;;核壳结构金属-有机骨架的研究[J];化学进展;2014年Z1期

3 陈军;吴唯;吴笑融;陈玉洁;何三雄;;聚(苯乙烯-丙烯酰胺)/蒙脱土核壳结构增强尼龙6[J];高分子材料科学与工程;2011年01期

4 曹顺生;刘白玲;邓小波;;核壳结构材料表征技术[J];江西化工;2008年03期

5 俞希跃;刘刚;常振旗;李文杰;周杰;田扬超;;聚合物核壳结构微球的同步辐射显微表征研究[J];中国科学技术大学学报;2011年06期

6 张立新,罗佳,王琳,金浦,陈乾旺;SiO_2/PE/Bi_2S_3核壳结构纳米颗粒的合成与性能(英文)[J];无机化学学报;2005年09期

7 方玉堂;刘洪;;核壳结构纳米复合材料的超声合成研究进展[J];材料导报;2008年S2期

8 吴唯;陈军;何思阳;杨竹亭;陈川;;聚(苯乙烯-丙烯酰胺)/蒙脱土核壳结构材料改性聚酰胺6的性能研究[J];中国塑料;2009年12期

9 郎雷鸣;;锌基荧光量子点核壳结构材料的制备及发光性能研究[J];科技信息;2010年33期

10 樊惠昌;;研究核壳乳液技术 开辟升级换代途径[J];中国皮革;1990年03期

相关会议论文 前10条

1 刘伟;盖国胜;杨玉芬;樊世民;;核壳结构粒子制备及分析[A];第十一届全国粉体工程学术会暨相关设备、产品交流会论文集[C];2005年

2 何浪;王静波;洪昕林;;核壳结构丙烯酸树脂的制备及粒径研究[A];中国化学会第十三届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2011年

3 赵华伟;时虎;;核壳处理技术在阻燃防火中的应用[A];2011安徽省科协年会——海湾杯“社会消防安全管理创新”专题年会论文集[C];2011年

4 鲁遥;赵鹏程;胡应乾;蒋宏亮;王利群;;同轴电纺制备生物降解多功能核壳纤维膜[A];中国化学会第26届学术年会功能高分子科学前沿分会场论文集[C];2008年

5 刘侠侠;;吸波核壳材料的研究进展与发展方向[A];中国硅酸盐学会陶瓷分会2012年学术年会论文集[C];2012年

6 费翔;徐世美;王吉德;;新型核壳结构纳米复合双网络水凝胶的合成及其机械性能研究[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年

7 马宇春;李雪梅;柳越;李广录;何涛;;基于核壳结构的纳米粒子型正渗透驱动液的研究[A];第四届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2010年

8 任召辉;;CoFe_2O_4-PbTiO_3核壳结构纳米纤维的同轴电子雾化喷涂制备与表征[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

9 陈洁;彭呈;方大为;聂俊;马贵平;;水蒸气诱导相分离法制备核壳结构纳米纤维[A];2012年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(上册)[C];2012年

10 丁瑜秋;陈小慧;徐佩;杨善中;徐红梅;丁运生;;共聚法构筑有机硅-聚氨酯-丙烯酸酯核壳结构粒子及其乳液性能研究[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题A:高分子合成[C];2013年

相关重要报纸文章 前1条

1 姜恩;我国成功制备出核壳结构的碳纳米管[N];科技日报;2009年

相关博士学位论文 前10条

1 李伟;钛基和碳基核壳结构纳米材料的制备与应用研究[D];复旦大学;2013年

2 张宝忠;ZSM-5分子筛的纳米化、核壳化及其催化性能研究[D];北京有色金属研究总院;2015年

3 高彩天;氧化物半导体核壳异质结构在光电化学器件中的应用[D];兰州大学;2015年

4 南皓雄;单原子壳层核壳结构催化剂及铂基合金催化剂的制备与研究[D];华南理工大学;2015年

5 李洒;核壳结构纳米材料的制备、调控与功能化特性[D];清华大学;2015年

6 李彦兴;二氧化硅包裹的核壳结构纳米金属催化剂的制备及氨分解制氢研究[D];南京大学;2011年

7 贺珊珊;核壳微纳结构材料的制备及对水中微污染物的去除研究[D];中国地质大学;2016年

8 何浪;核壳结构水性丙烯酸树脂乳液的可控制备及其流变行为研究[D];武汉大学;2015年

9 吕强;核壳结构的磁性氧化铁复合材料的合成、表征及应用[D];大连理工大学;2014年

10 李飞;核壳结构复合电极的设计、制备及其电化学储能特性研究[D];兰州大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 李春龙;一维核壳结构LiFePO_4/C复合材料的合成与电化学性能的研究[D];湖南工业大学;2015年

2 刘晓芳;磁性核壳结构镍基纳米催化剂的制备及加氢性能研究[D];河北大学;2015年

3 郑书红;稀土掺杂荧光温度传感材料设计与合成[D];浙江大学;2015年

4 刘梦眉;两种磁性材料的微波吸收性能分析[D];复旦大学;2014年

5 薛芬;界面活性核壳复合材料的制备及乳化性能研究[D];山西大学;2014年

6 王军;核壳结构纳米复合氧化物的制备与表征[D];南京理工大学;2015年

7 钱力;应用于喷墨打印含能油墨的核壳结构锅热剂的制备研究[D];南京理工大学;2015年

8 梁珂娟;核壳结构氧化物/还原氧化石墨烯基复合体系的组装及其性能研究[D];上海应用技术学院;2015年

9 朱晓琳;钴基催化剂的合成、表征及催化性能研究[D];北京化工大学;2015年

10 马志强;核壳结构CuO-Bi_2O_3@SiO_2催化剂的制备及炔化性能[D];山西大学;2015年



本文编号:2081459

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/2081459.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户98c14***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com