钌基纳米材料结构设计、制备及催化应用
本文选题：钌 切入点：挥发性有机物 出处：《中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)》2017年硕士论文
【摘要】：挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)是当今大气污染的一类重要来源,对社会的发展和人类的健康构成巨大的威胁。为了消除VOC所造成的污染,通常采用催化氧化的方法将其完全分解为CO2和H2O等。因此,制备具有良好活性和稳定性的催化剂,对VOCs氧化分解具有重要意义。与Pt、Pd等传统贵金属催化剂相比,Ru催化剂相对低廉的价格降低了催化剂制备的成本。同时,作为贵金属催化剂,Ru对VOCs的催化性能大大优于非贵金属催化剂,致使Ru催化剂成为目前该领域重要研究方向。众所周知,催化剂的结构对其催化性能具有重要的影响。因此,对催化剂结构的调控已经成为调控催化剂催化性能的重要方式。本文采用种子生长法制备出核壳结构Ag-Ru纳米颗粒,然后利用刻蚀的方法除去Ag,得到中空结构Ru纳米颗粒。最后,通过浸渍法制备得到Ag-Ru/Al2O3和空心Ru/Al2O3催化剂。在催化苯氧化的反应中,核壳结构Ag-Ru和中空结构Ru在VOC的氧化中表现出增强的催化性能,其中,核壳结构Ru表现出最高的催化性能。催化性能的增强主要得益于核壳结构中Ag与Ru之间的协同效应。另外,为了探究催化剂和载体间的相互作用,我们采用CeO2作为载体,得到Ru/CeO2催化剂体系。相比Ru/γ-Al2O3催化剂体系,Ru/CeO2催化剂在苯氧化中表现出比Ru/γ-Al2O3体系更加卓越的催化性能,这可能由于催化剂与载体CeO2之间发生了相互作用。鉴于这种促进作用,本文尝试用水热法,制备不同形貌的CeO2颗粒,以期能得到具有更加卓越催化性能的催化剂。最后,我们也将核壳结构Ag-Ru负载到不同的载体上,通过观察内核中Ag向外扩散的快慢,探究不同载体对催化剂的影响。
[Abstract]:Volatile organic compounds (VOC) is an important source of air pollution, which poses a great threat to the development of society and human health. It is usually decomposed into CO2 and H2O by catalytic oxidation. Therefore, catalysts with good activity and stability are prepared. Compared with the traditional noble metal catalysts such as PTN PD, the lower price of Ru catalyst reduces the cost of preparation of Ru catalyst. As a noble metal catalyst, Ru has much better catalytic performance for VOCs than non-noble metal catalyst, so Ru catalyst becomes an important research direction in this field. It is well known that the structure of Ru catalyst has an important influence on its catalytic performance. The regulation of catalyst structure has become an important way to control the catalytic performance of the catalyst. In this paper, core-shell structure Ag-Ru nanoparticles were prepared by seed growth method, and then removed by etching to obtain hollow Ru nanoparticles. Ag-Ru/Al2O3 and hollow Ru/Al2O3 catalysts were prepared by impregnation method. In the oxidation of benzene, the core-shell structure Ag-Ru and hollow Ru exhibited enhanced catalytic performance in the oxidation of VOC. The enhancement of the catalytic performance is mainly due to the synergistic effect between Ag and Ru in the core-shell structure. In addition, in order to explore the interaction between the catalyst and the support, we use CeO2 as the carrier. The Ru/CeO2 catalyst system was obtained. Compared with the Ru/ 纬 -Al2O3 catalyst system, the Ru-a-CeO2 catalyst exhibited better catalytic performance in benzene oxidation than the Ru/ 纬 -Al2O3 catalyst system, which may be due to the interaction between the catalyst and the supported CeO2. In this paper, hydrothermal method was used to prepare CeO2 particles with different morphologies in order to obtain more excellent catalysts. Finally, we also supported core-shell Ag-Ru on different supports. The influence of different supports on the catalyst was investigated by observing the diffusion rate of Ag in the inner core.
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X701;O643.36
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，本文编号：1685844
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