基于fe,2o,3纳米材料的制备及其气敏和催化性质

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1、天津大学硕士学位论文Fe<,2>O<,3>纳米材料的制备及其气敏和催化性质姓名：李志远申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：姜斌20040101摘要氧化铁系材料是重要的气敏材料和乙苯脱氢催化剂的重要组分。本文分别用改进的水解沉淀法和溶胶一凝胶法制备出纳米氧化铁粒子及其复合氧化物，对其进行了TEM、XRD、TPD、二次粒度的表征，考察了不同制备方法、煅烧温度、掺杂物质、掺杂含量对纳米氧化铁的气敏性能的影响，并研究了其乙苯脱氢催化反应性能。用改进的水解沉淀法制备时，考察了沉淀剂浓度、种类和煅烧温度对氧化铁粒径的影响。表明最佳条件是以1．0m

2、ol／L的NH。OH作为沉淀剂，煅烧温度为600℃，可得到粒径为20nm的粒子。对分别用改进的水解沉淀法和溶胶一凝胶法制各的纳米氧化铁粒子进行比表面积、粒径和气敏性能的比较，结果表明两种方法制备的纳米氧化铁粒子的气敏性能相近。对用溶胶一凝胶法制备出的纳米复合氧化物进行气敏性能的测试，研究了K和ce的掺杂量对气敏性能的影响。结果表明Fe：03／K20的质量比为90／12，Ce02的质量占总量的15％的纳米复合氧化物具有较好的气敏性能，灵敏度可达到4．03，对乙苯具有较好的选择性，其恢复时间为60s。考察了纳米复合氧化物的乙苯脱氢催化反应性能，

3、研究K和Ce的不同含量对其催化性能的影响。两组分纳米级别的复合氧化物(Fe203一K20)就已经表现出良好的催化性能。掺杂Ce02后，乙苯的转化率进一步提高，当CeO：的质量百分含量达到6％时，乙苯的转化率最高可达87．0％。运用XRD、TEM、TPD技术分析了纳米复合氧化物Fe203一K20一ce02的物相组成。Ce02以独立的状态存在于颗粒的表面，参与晶格氧的输送，并起到了阻止颗粒长大的作用。催化反应中的主要活性相为K2Fe204，其在氧化物表面形成了强吸附活性位，K20的质量百分含量达到25％时，苯乙烯的选择性最高可达96．6％。关键

4、词：氧化铁，纳米，气敏，催化，乙苯ABSTRACTIronoxideisallimportantmaterialnotonlyusedasgas—sensormaterialbutacomponentincatalystsforthedehydrogenationofethylbenzene．Sol—GelmethodandmodifiedHydrolyze-DepositionmethodiSusedtosynthesizetheFe203nanomaterials．Then，TEM、XRD、BETandTPDareusedtoinves

5、tigateitscharacteristic．Basedonthetwosynthesismethodsweresearchedtheinfluenceofgas—sensorcalcinationtemperature、dopingmaterialanddopingrationofacertainmaterialonthegas—sensitivity．Andthenanomaterial’Seffectonthereactionofethylbenzenedehydrogenationisalsostudyed．Withthemeth

6、odofmodifiedHydrolyze—Deposition，20nmFe203nanomaterialsisproductedundertheconditionwhen1．0mol／LNH40Hand60。Ccalcinationtemperatureisused．TwodifferentnanopaticlessynthezedwithSol—GelandmodifiedHydrolyze—Depositionarecomparedwithspecificsurfacearea、diameterandgas--sensitivigy

7、．Theresultshowsthatthegas--sensitivityisparallelityWhileFe203／K20equalsto90／12(quality)andCe02isdopedbyapercentageof15％．thecompositeshowsbettersensitivitytoethylbenzene．Thesensitivityvalueis4．03，thecomebacktimeis60swhichaccordsthestandard．Thecomposition(Fe203——K20)showswel

8、lperformanceondehydrogenationreaction．AfterCe02isdoped，theconversionrationisincreased，whe