介孔铈锆固溶体材料的制备及其在低温催化一氧化碳氧化和二氧化碳甲烷化中的应用研究
发布时间：2021-11-28 02:04
随着社会经济的发展和科技的进步,一氧化碳和二氧化碳排放量逐年增加导致的环境污染问题已成为全球面临的一个严重问题,对人类健康和生活环境也产生了极大影响。在解决这个问题的方法中,催化转化被认为是最有效的方法所以得到了广泛的应用。在众多的催化材料中,介孔铈锆固溶体材料由于具有规整的孔道结构,比表面积大,热稳定好,较低的价格以及可以直接利用催化反应等特点引起了广泛的研究和关注。本文通过设计掺杂金属元素等策略,制备出催化性能优异,稳定较高的介孔铈锆固溶体催化剂,主要研究内容如下:1.采用挥发诱导自组装（EISA）策略成功地合成了一系列的介孔铈锆固溶体材料,并将其作为一氧化碳催化氧化催化剂的载体。并对这些Cu O基催化剂进行催化性能的评价。考察了不同Ce/Zr比例,不同Cu O负载量和不同煅烧温度等因素对催化剂低温催化活性的影响。结果表明,介孔铈锆固溶体催化剂的催化活性比无明显介孔结构的铈锆固溶体催化剂高得多,说明介孔催化剂在一氧化碳催化氧化上的优点。2.CuO基介孔铈锆固溶体催化剂具有成本低,催化活性好等优点,常被用于一氧化碳催化氧化反应。本研究以介孔Ce0.8Zr
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)(b)为三维有序介孔TiO2空心微球的TEM图像[4]
南京信息工程大学硕士学位论文2研究发现表面活性剂的性质，结晶温度和结晶时间是影响介孔ZrO2合成的主要因素。Knowles等人[26]在碱性介质(pH=11.4-11.7)中合成了高比表面介孔ZrO2粉末。Zelcer等人[27]采用EISA法制备介孔ZrO2薄膜。图1-2为不同表面活性剂在350℃的温度下煅烧后介孔ZrO2薄膜的TEM图像。图1-2以(a)F127，(b)B58，(c)P123和(d)CTAB为模板制备的介孔ZrO2薄膜的TEM图像，标尺为50nm[27]Al2O3是一种很有前途的催化材料，广泛应用于石油，化工等行业。传统的微孔Al2O3催化剂在实际应用过程中存在着因焦化而导致孔洞堵塞，失活快等缺点。因此，合成大孔径的介孔Al2O3催化剂对减少表面焦化，堵塞孔洞和延长催化剂寿命具有重要意义。Bagshaw等人[28]首次以电中性聚氧乙烯醚非离子表面活性剂为模板，烷醇铝为铝源合成了具有虫状孔结构，比表面积为500m2/g的介孔Al2O3分子筛。与其他金属氧化物相比，氧化铝表面含有大量的刘易斯酸位点，从而可以调节其表面酸性。不同模板剂合成的介孔氧化铝的比表面积和平均孔径差异较大，如表1-1所示。
第一章绪论3表1-1不同表面活性剂对介孔Al2O3的表面积和平均孔径的影响[29]SamplesSurfactantFormulaPoreSize/(nm)SurfaceArea/(m2·g-1)Tergitol15-S-9C11-15[PEO]93.3490Tergitol15-S-12C11-15[PEO]123.5425TritonX-114C8Ph[PEO]83.6445Pluronic64L[PEO]13[PPO]30[PEO]132.4430PluronicP123[PEO]20[PPO]69[PEO]2010.3487CaproicC5COOH2.1530LauricacidC11COOH1.9710StearicacidC17COOH2.1700CTMABrC16N(CH3)4Br10.0407CTMAB+palmiticacidC16N(CH3)4Br+C15COOH2.7810Al2O3的催化活性由于不同晶体形式而不同，γ-Al2O3表现出最高的催化活性。它有利于催化，吸附和分离等应用。Yuan等人[30]首次使用溶剂挥发诱导自组装法合成介孔γ-Al2O3。图1-3是γ-Al2O3的TEM的图像。在高温下，介孔γ-Al2O3的比表面积减少，这将影响其工业应用[31]。γ-Al2O3的结构将会改变，它将逐渐转变成不活跃的α-Al2O3。因此，如何抑制其转化，提高介孔Al2O3的热稳定性一直是人们迫切需要解决的问题。引入其他金属氧化物是提高Al2O3热稳定性的最有效方法之一。图1-3(a)(b)是γ-Al2O3沿(001)和(110)取向的TEM图像[30]1.2介孔金属氧化物的合成合成介孔氧化金属的核心是如何在纳米尺度上“打孔”[32]。前驱体与模板剂的相互配合，通过相互作用力在介孔尺度上形成的复合结构。在这种复合结构中，目标构件可以通过一定的化学方法转化为三维相互连接的骨架。通过一定的方法去除模板剂，得到纳米尺度的模板结构的介孔材料。根据所用模板材料的不同，介孔金属氧化物的合成一般分为软模板法和硬模板法。利用软模板法和硬模板法合成介孔材料的工艺流程如图1-4
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型两亲性嵌段共聚物导向合成有序大孔径介孔材料的研究进展[J]. 罗维,魏晶,邓勇辉,李宇慧,王连军,赵涛,江莞. 无机材料学报. 2017(01)
[2]Catalytic carbon dioxide hydrogenation to methane: A review of recent studies[J]. Xiong Su,Jinghua Xu,Binglian Liang,Hongmin Duan,Baolin Hou,Yanqiang Huang. Journal of Energy Chemistry. 2016(04)
[3]硬模板法合成介孔金属氧化物的研究进展[J]. 王文贞,韩筝,安霞,谢鲜梅. 应用化工. 2016(06)
[4]CO2在高分散Ni/La2O3催化剂上的甲烷化[J]. 宋焕玲,杨建,赵军,丑凌军. 催化学报. 2010(01)
[5]Synthesis of silica particles with lamellar and wormhole-like bi-modal mesopores using anionic surfactant as the template[J]. HE WenChao, WANG JinGui & CHEN TieHong Institute of New Catalytic Materials Science, Key Laboratory of Energy-Material Chemistry (Tianjin) and Engineering Research Center of Energy Storage & Conversion (MOE), College of Chemistry, Nankai University, Tianjin 300071, China. Science in China（Series B:Chemistry）. 2009(09)
[6]Reverse water gas shift reaction over Co-precipitated Ni-CeO2 catalysts[J]. 王路辉,张少星,刘源. Journal of Rare Earths. 2008(01)
本文编号：3523478
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)(b)为三维有序介孔TiO2空心微球的TEM图像[4]
南京信息工程大学硕士学位论文2研究发现表面活性剂的性质，结晶温度和结晶时间是影响介孔ZrO2合成的主要因素。Knowles等人[26]在碱性介质(pH=11.4-11.7)中合成了高比表面介孔ZrO2粉末。Zelcer等人[27]采用EISA法制备介孔ZrO2薄膜。图1-2为不同表面活性剂在350℃的温度下煅烧后介孔ZrO2薄膜的TEM图像。图1-2以(a)F127，(b)B58，(c)P123和(d)CTAB为模板制备的介孔ZrO2薄膜的TEM图像，标尺为50nm[27]Al2O3是一种很有前途的催化材料，广泛应用于石油，化工等行业。传统的微孔Al2O3催化剂在实际应用过程中存在着因焦化而导致孔洞堵塞，失活快等缺点。因此，合成大孔径的介孔Al2O3催化剂对减少表面焦化，堵塞孔洞和延长催化剂寿命具有重要意义。Bagshaw等人[28]首次以电中性聚氧乙烯醚非离子表面活性剂为模板，烷醇铝为铝源合成了具有虫状孔结构，比表面积为500m2/g的介孔Al2O3分子筛。与其他金属氧化物相比，氧化铝表面含有大量的刘易斯酸位点，从而可以调节其表面酸性。不同模板剂合成的介孔氧化铝的比表面积和平均孔径差异较大，如表1-1所示。
第一章绪论3表1-1不同表面活性剂对介孔Al2O3的表面积和平均孔径的影响[29]SamplesSurfactantFormulaPoreSize/(nm)SurfaceArea/(m2·g-1)Tergitol15-S-9C11-15[PEO]93.3490Tergitol15-S-12C11-15[PEO]123.5425TritonX-114C8Ph[PEO]83.6445Pluronic64L[PEO]13[PPO]30[PEO]132.4430PluronicP123[PEO]20[PPO]69[PEO]2010.3487CaproicC5COOH2.1530LauricacidC11COOH1.9710StearicacidC17COOH2.1700CTMABrC16N(CH3)4Br10.0407CTMAB+palmiticacidC16N(CH3)4Br+C15COOH2.7810Al2O3的催化活性由于不同晶体形式而不同，γ-Al2O3表现出最高的催化活性。它有利于催化，吸附和分离等应用。Yuan等人[30]首次使用溶剂挥发诱导自组装法合成介孔γ-Al2O3。图1-3是γ-Al2O3的TEM的图像。在高温下，介孔γ-Al2O3的比表面积减少，这将影响其工业应用[31]。γ-Al2O3的结构将会改变，它将逐渐转变成不活跃的α-Al2O3。因此，如何抑制其转化，提高介孔Al2O3的热稳定性一直是人们迫切需要解决的问题。引入其他金属氧化物是提高Al2O3热稳定性的最有效方法之一。图1-3(a)(b)是γ-Al2O3沿(001)和(110)取向的TEM图像[30]1.2介孔金属氧化物的合成合成介孔氧化金属的核心是如何在纳米尺度上“打孔”[32]。前驱体与模板剂的相互配合，通过相互作用力在介孔尺度上形成的复合结构。在这种复合结构中，目标构件可以通过一定的化学方法转化为三维相互连接的骨架。通过一定的方法去除模板剂，得到纳米尺度的模板结构的介孔材料。根据所用模板材料的不同，介孔金属氧化物的合成一般分为软模板法和硬模板法。利用软模板法和硬模板法合成介孔材料的工艺流程如图1-4
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型两亲性嵌段共聚物导向合成有序大孔径介孔材料的研究进展[J]. 罗维,魏晶,邓勇辉,李宇慧,王连军,赵涛,江莞. 无机材料学报. 2017(01)
[2]Catalytic carbon dioxide hydrogenation to methane: A review of recent studies[J]. Xiong Su,Jinghua Xu,Binglian Liang,Hongmin Duan,Baolin Hou,Yanqiang Huang. Journal of Energy Chemistry. 2016(04)
[3]硬模板法合成介孔金属氧化物的研究进展[J]. 王文贞,韩筝,安霞,谢鲜梅. 应用化工. 2016(06)
[4]CO2在高分散Ni/La2O3催化剂上的甲烷化[J]. 宋焕玲,杨建,赵军,丑凌军. 催化学报. 2010(01)
[5]Synthesis of silica particles with lamellar and wormhole-like bi-modal mesopores using anionic surfactant as the template[J]. HE WenChao, WANG JinGui & CHEN TieHong Institute of New Catalytic Materials Science, Key Laboratory of Energy-Material Chemistry (Tianjin) and Engineering Research Center of Energy Storage & Conversion (MOE), College of Chemistry, Nankai University, Tianjin 300071, China. Science in China（Series B:Chemistry）. 2009(09)
[6]Reverse water gas shift reaction over Co-precipitated Ni-CeO2 catalysts[J]. 王路辉,张少星,刘源. Journal of Rare Earths. 2008(01)
本文编号：3523478
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