钴基催化剂微结构构筑及其催化性能研究

发布时间：2024-05-13 20:34

　　Co₃O₄具有AB₂O₄型尖晶石结构,其体相晶格氧具有较好的流动性,容易形成高活性氧物种(O^-和O^2-),因此具有较高的氧化还原性能。在烃类的催化反应中表现出类贵金属的催化活性。但是在高温条件下,Co₃O₄易发生烧结和结构重组现象,导致催化剂的活性和稳定性下降。因此,提高Co₃O₄基催化剂的高温抗烧结性能,是提升其反应稳定性、加速其工业化应用进程亟待解决的重大难题。本论文以少量甘油作为结构导向剂,利用简单的化学沉淀法,制备选择性裸露高指数(311)晶面、粒径更小、比表面积更高的Co₃O₄材料。该催化剂在210℃实现了丙烷催化燃烧反应100%,显著降低了完全转化温度(常规方法制备Co₃O₄催化剂的丙烷完全转化温度为270℃),避免了催化剂在高温下烧结,进而提高了催化剂的催化活性和反应稳...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1四氧化三钴尖晶石结构示意图

上海交通大学硕士学位论文第一章绪论1.1课题研究背景钴氧化物最常见的形态为四氧化三钴(Co3O4)，Co3O4具有Co2+和Co3+两种价态，如图1-1所示，其中Co2+占据四面体位置，Co3+占据八面体位置，晶格氧在晶胞内以立方密堆积形式分布[1]。Co2+/C....

图1-2（a）Co3O4纳米片的HRTEM图;（b）Co3O4纳米片的fcc结构模型图;（c）Co3O4纳米带的HRTEM图;（d）Co3O4纳米带的fcc结构模型图;（e）Co3O4纳米立方体的HRTEM图;（f）Co3O4纳米立方体的fcc结构模型

上海交通大学硕士学位论文中心为Co3+，Co3O4的（110）晶面主要为Co3+离子，因此纳米棒料比纳米颗粒表现出更加优异的催化活性。添加溶剂或优化制备方法合成具有特定形貌或有裸露含有特定催化有目的的对催化剂在微结构上进行调控和构筑，有望为未来设计和化剂提供新思路。

图3-1不同甘油比例下制备的催化剂XRD图谱

上海交通大学硕士学位论文3.2.2催化剂的表征及活性测试为了全面表征和探究材料的性质和功能，采用X-射线衍射（XRD）、透射电镜(TEM)、X-射线光电子能谱（XPS）、氢气程序升温还原（H2-TPR）、傅氏转换红外光谱分析仪（FT-IR）对催化剂样品进行表征，具体步骤详见....

图3-2不同甘油比例下制备的催化剂透射电镜图

上海交通大学硕士学位论文3.3.2TEM结果分析我们使用了TEM对不同甘油比例下制备的催化剂形貌进行了表征，图3为催化剂的TEM图，如图所示，当n（甘油）/n（Co）摩尔比为0时,即溶没有添加甘油时所合成的纯Co3O4具有球状形貌,颗粒尺寸为15nm....

本文编号：3972676