Co 3 O 4 基纳米复合催化剂的制备及其对低浓度甲烷的催化氧化研究

发布时间：2024-05-30 05:23

　　中国拥有丰富的煤炭资源和煤矿瓦斯资源,这意味着我国短期内仍不会改变以煤炭为主的能源结构。在煤炭资源开采过程中,被大量排空的煤矿乏风中由于存在含量极低的瓦斯气体,不仅引起了强烈的温室效应,还伴随着能源的巨大浪费。如何开发利用被浪费的煤矿乏风瓦斯,缓解温室效应一直是非常重要的研究课题。目前,关于煤矿乏风瓦斯的利用途径主要包括助燃空气燃烧、化学循环燃烧、(催化)逆流反应器的热能利用、集中器的甲烷富集等,在上述利用方案中,催化剂均扮演着重要角色。在甲烷催化燃烧领域内,研究较早的是Pd、Pt、Au等贵金属催化剂,但由于存在高温下活性组分的挥发、烧结、热稳定性差和价格昂贵等问题所以一直被限制使用,而过渡金属氧化物因其相对低廉的价格、较高的催化活性而得到了更广泛的研究。在所有的过渡金属氧化物中,Co3O4因其催化活性最高因而成为了当前的研究热点。本论文研究的内容主要是以探究Mn、Ce对Co3O4催化活性的促进机制及其载体型(SiO2、Al2O3)催化剂的应用为主线展开,研究的表征手段主要包括XRD、SEM、EDS、BET、FT-IR、TG、TEM、XPS。(1)利用热吸附法结合模板法成功制备Co3O...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 煤矿乏风瓦斯的利用技术
    1.3 甲烷的催化燃烧
    1.4 甲烷燃烧催化剂的研究进展
        1.4.1 贵金属类催化剂
        1.4.2 过渡金属氧化物催化剂
    1.5 主要研究内容
第2章 催化剂的制备与表征
    2.1 催化剂的制备
        2.1.1 制备方案
        2.1.2 主要实验仪器
        2.1.3 主要化学药品
    2.2 催化剂的表征
        2.2.1 X射线衍射仪(XRD)
        2.2.2 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)
        2.2.3 热重分析仪(TG)
        2.2.4 扫描电镜(SEM)
        2.2.5 比表面积分析仪(BET)
        2.2.6 X射线光电子能谱(XPS)
        2.2.7 透射电子显微镜(TEM)
    2.3 催化剂活性测试
第3章 Co₃O₄基纳米催化剂的制备及其对低浓度甲烷的催化氧化研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 Co₃O₄基纳米催化剂的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 Co₃O₄基纳米催化剂的结构与成分表征
        3.3.2 掺杂浓度对Co₃O₄基纳米催化剂结构及成分的影响
        3.3.3 Co₃O₄纳米催化剂形成机制的分析
        3.3.4 Mn和Ce对Co₃O₄纳米催化剂表面化学状态的影响
        3.3.5 催化剂性能评估
        3.3.6 Mn和Ce对Co₃O₄催化氧化甲烷的促进机制分析
    3.4 本章小结
第4章 Co₃O₄/SiO₂基催化剂的制备及其对低浓度甲烷的催化氧化研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 Co₃O/SiO₂基催化剂的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Co₃O₄/SiO₂基催化剂的结构与成分表征
        4.3.2 Co:Mn和Co:Ce对Co₃O₄/SiO₂基催化剂结构及成分的影响
        4.3.3 Co₃O4/Sio₂催化剂形成机制的分析
        4.3.4 Mn和Ce对Co₃O₄/SiO₂催化剂表面化学状态的影响
        4.3.5 催化剂性能评估
    4.4 本章小结
第5章 Co₃O₄/Al₂O₃基催化剂的制备及其对低浓度甲烷的催化氧化研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 Co₃O₄/A1₂O3基催化剂的制备
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 催化剂的结构成分表征
        5.3.2 Co₃O₄添加量对Co₃O₄/Al₂O₃基催化剂结构及成分的影响
        5.3.3 催化剂性能评估
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
作者简历



本文编号：3984618