cuo–sno2催化剂催化co氧化的性能与动力学研究

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1、CuO–SnO2催化剂催化CO氧化的性能与动力学研究TheCatalyticPerformanceandKineticsStudyofCuO–SnO2CatalystsforCatalyticOxidationofCO学科专业：工业催化作者姓名：白雪芹指导教师：李新刚教授天津大学化工学院二零一七年五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。与我一同工作

2、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)是一种对人和动植物的生命活动有严重威胁的有毒气体。催化氧化是

3、一种消除汽车尾气或工厂废气中低浓度CO的有效方式。SnO2材料具有丰富的晶格氧缺陷，是一种潜在的氧化材料。文献显示CuO改性的SnO2材料表现出了较高的催化CO氧化活性，但是关于CuO–SnO2催化剂催化CO氧化的活性位以及催化机理的研究鲜有报道。本文采用共沉淀法制备了一系列不同CuO含量的CuO–SnO2催化剂，并测试了其催化CO氧化的性能。研究表明，所有的CuO–SnO2均比单一的氧化物(CuO或SnO2)的活性高。特别地，SnCu30催化剂表现出了最高的CO氧化的活性(完-1全转化温度T100°C=220°C)，最低的活化能(Ea=69.

4、6kJmol)，以及最高的反应速率。并且其低温活性甚至优于文献中报道的一些贵金属催化剂的活性。此外，SnCu30催化剂也表现出了良好的抗水性。结合SnCu30催化剂经过硝酸处理前后的XRD、XAFS、Raman和H2-TPR的表征结果，我们发现CuO–SnO2催化剂中存在三种铜物种，即高分散CuO、掺杂进入SnO2晶格中的铜物种以及体相CuO物种。结合XPS和in-situDRIFTS结果，我们发现在CuO–SnO2催化剂表面存在++Cu物种，Cu物种能吸附CO，降低反应的活化能。厌氧滴定和O1sXPS分析结果显示CuO–SnO2催化剂的表面晶

5、格氧和活性氧物种含量显著提高，并且SnCu30具有最大的表面晶格氧物种(Olatt./Oads.=7.6)含量和储氧量(OSCC=1009.9-1µmol[O]g)。动力学结果显示SnCu30催化剂的CO的级数为0.52-0.91，O2的级数在0附近，因此CuO–SnO2催化剂催化CO氧化的反应路径遵循Mars-vanKrevelen机理，且高分散的CuO以及表面晶格氧物种是催化CO氧化的活性位。关键词：CO催化氧化，CuO–SnO2催化剂，活性铜物种，表面晶格氧，Mars-vanKrevelen机理I万方数据ABSTRACTCarbonmon

6、oxide(CO),whichposesahugethreattothelifeofhuman,plantsandanimals,isacommontoxicgas.CatalyticoxidationisapromisingwaytoeliminateCOemittedfromcarsandvariousindustrialprocesses.SnO2isconsideredasapotentialcatalyticmaterialbecauseofitsrichlatticeoxygendefects.Previousreportshave

7、shownthatCuOmodifiedSnO2materialsexhibitgoodcatalyticperformanceforcatalyticoxidationofCO.However,literaturesabouttheactivesitesandreactionmechanismofCuO–SnO2catalystsarereallylimitted,bothofwhicharestillunclear.Herein,weinvestigatedthecatalyticoxidationofCOovertheCuO–SnO2ca

8、talystspreparedbyfacileco-precipitationmethod.ComparedwiththeCuOandSnO2cata