钯核铈基壳层纳米结构一种高效的一氧化碳氧化催化剂

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1、钯核铈基壳层纳米结构：一种高效的一氧化碳氧化催化剂Ceriumbasedshellswithpalladiumcoresencapsulated:anefficientcatalystforcarbonmonoxideoxidation学科专业：化学工艺研究生：汪淼指导教师：沈美庆教授天津大学化工学院二零一四年六月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与

2、我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要一氧化碳（CO）低温催化氧化反应因为许多重要的实践应用，如：净化机动车

3、尾气，水煤气变换，以及气体屏蔽而被广泛研究。而贵金属铈基负载型催化剂，特别是Pd/CeO2和Pt/CeO2催化剂，常常被应用于催化CO氧化反应。然而，这类负载型催化剂因为贵金属与载体CeO2之间不充分的接触导致其低温催化活性不佳。考虑到贵金属与载体之间的相互接触重要性，核壳结构被引入来最大化贵金属与载体氧化铈之间的相互接触，以此来提高其低温催化氧化性能。本论文中Pd@CeO2核壳型纳米催化剂由水热法制备，并引入少量Zr（0.5wt%）对其进行改性。新鲜的Pd/Zr@CeO2催化剂在CO低温催化氧化反应中表现出高活性。XRD（X-射线多晶衍射）分析证

4、明该核壳结构催化剂较负载型Pd/CeO2样品（其中CeO2由共沉淀法合成）有更强的微观应变，即更多的氧空位。H2-TPR（氢气程序升温还原）证明了这些氧空位的存在有助于活性氧含量的提高及低温活性氧物种的释放。因此，Pd@CeO2较Pd/CeO2有更高的催化活性。Zr的引入对Pd/CeO2的催化活性没有影响，但却会极大的促进Pd@CeO2的CO催化氧化能力。XRD和H2-TPR表征证明，Zr的引入进一步的提高了晶格缺陷的数量，从而促进了活性氧物种的迁移。不同于新鲜Pd@CeO2催化剂的高活性，长时间高温水热老化后Pd@CeO2样品的核壳结构受到严重破

5、坏。TEM结果显示Pd@CeO2球体形貌不再维持，且不同球体之间发生团聚；BET结果表明其微观比表面也下降很多，并和负载型样品的比表面积大小趋于一致。XRD数据显示长时间高温水热老化作用严重影响氧化铈的微晶结构，使其氧空位大量减少，活性氧含量的下降。因而老化后的Pd@CeO2与Pd/CeO2，Pd/Zr/CeO2催化剂的低温CO催化氧化性能趋于一致。但是少量Zr的引入却能有效的加强Pd@CeO2结构的稳定性。Zr的引入在一定程度上可能形成了类似Ce-Zr固溶体的结构，阻止了核壳结构比表面积的严重下降，为反应提供更多的活性氧物种，使得该结构具有更好的

6、稳定性。综上所述，与传统的负载型Pd/CeO2催化剂相比，Pd@CeO2新鲜样品由于其特殊的结构中存在更多的活性氧物种，导致其具有较高的CO氧化活性；而Zr的改性则在很大程度上促进其活性氧物种的迁移，使得Pd@Zr/CeO2催化剂具备更高的CO低温催化活性。老化后由于Pd@CeO2核壳结构遭到严重破坏，其各个性能与负载型样品趋同。但是Zr的引入依然能提高其结构的稳定性及活性氧的含量。万方数据关键词：Pd@Zr/CeO2核壳催化剂；Zr修饰；低温CO氧化催化反应；氧空位；高温水热老化万方数据ABSTRACTCatalyticoxidationofCO

7、hasbeenstudiedextensivelybecauseofthemanyimportantpracticalapplications,suchasgasmasks,removalofCOfromexhauststreams,andpreferentialoxidationofCOduringthewater-gas-shiftreaction.Ceriumbasedsupportedcatalysts,especiallyPd/CeO2andPt/CeO2,areusuallyappliedtoCOoxidationreaction.Ho

8、wever,thesecatalystsusuallyexhibitedundesirableactivityatlowt