三维有序大孔fe,2o,3的制备、表征及甲苯氧化催化性能的研究

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1、分类号：TQ032．41题j825379单位代码：10005学号：$200705057密级：公开北京工业大学硕士学位论文目三维直庄太塾至￡如．趁剑釜≥麦延丞里菱氢他的催丝性能班究英文并列题目授予单位名称和地址北塞王些态堂j匕塞直麴田区垩丕国!鲤曼整编；!QQ!丝一独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同

2、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。签名：盗边避日期：必fQ：丘：2关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)日期：趁!!：笸：二Ⅲ5mⅢⅢ—_㈣9m8㈣8㈣㈨，，川叭1㈣Y摘要●多孔过渡金属氧化物因高的比表面积、大的孔容和发达的孔结构而使其在电、磁、吸附和催化等物理和化学领域

3、具有很大的应用前景。多孔材料中的介孔可以选择性地容纳客体分子，所具有的高比表面积有利于气体分子吸附。介孔材料作为载体也有利于活性组分在其表面的分散。大孔结构则可降低传质阻力和促使客体分子到达活性位。而同时兼有大孔和介孔双模孔结构的材料具有更优异的性能。研究表明，过渡金属氧化物对挥发性有机物氧化反应显示出良好的催化活性，Fe203是其中一种常用的催化材料，能有效地催化有机物的氧化反应。将Fe203制成孔壁为介孔的三维有序大孔(3DOM)材料，并用于催化消除挥发性有机物的研究目前尚无文献报道。本文研究工作采用聚甲

4、基丙烯酸甲酯(PMMA)微球作为硬模板和三嵌段共聚物E020POToE020(P123)作为软模板剂，合成了具有蠕虫孔状介孔孔壁的3DOM结构的菱方相Fe203。采用XRD、HRSEM、HRTEM／SAED、TOA／DSC、FT-IR、I-12．TPR、XPS、UV．Vis和BET等技术表征了这些多孔材料的物化性质，评价了其对典型挥发性有机物(即甲苯)氧化反应的催化性能。结果表明，在合成过程中，不加表面活性剂P123可得到无孔孔壁的三维有序大孔a-Fe203；而加入P123则可获得高质量的具有较高比表面积(3

5、2~46n12／g)和多晶介孔孔壁的3DOMcz-Fe203。表面活性剂P123对介孔结构的形成起到关键作用。此外，对双模孔结构的氧化铁的形成机理也进行了讨论。所得多孔a-Fe203的表面具有多种价态的铁离子(Fe”和Fe2+)和表面吸附氧物种，但其铁离子价态分布和表面吸附氧量存在差异。多孔氧化铁比体相氧化铁显示更好的低温还原性能。三维有序大孔骨架结构和介孔孔壁的共存使得氧化铁的带隙能下降。在甲苯浓度为1000ppm、甲苯／氧气的摩尔比为1／20和空速为20000mL／(g．h)条件下，由双模板法在Fe／P1

6、23摩尔比=58条件下所合成处的Fe203样品对甲苯完全氧化的催化活性最好，其中乃o％和乃o％(甲苯转化率分别达50％和90％时所需反应温度)分别为2400C和288oC，显著低于体相Fe203的乃o％和Tgo．／o(均高于380oC)。所得双模孔结构的氧化铁对甲苯氧化反应表现出优良的催化性能是与其较多的吸附氧物种量、较大的比表面积、较好的低温还原性以及双模孔结构有关。我们相信，具有三维有序大孔结构和介孔孔壁的氧化铁在多相催化、光催化及物理领域将具有应用价值。关键词：三维大孔氧化铁催化剂；晶态介孔孔壁；双模板

7、合成法；低温还原性；甲苯氧化ABSTRACT蔓曼曼曼曼曼鼍曼量曼舅曼曼曼曼量曼鼍曼皇舅1．；I皇蔓曼曼!曼舅量量量量曼曼量曼曼曼曼曼曼曼寰曼曼皇ABSTRACTDuetothehi曲surfaceareas，largeporevolumes，andhigh—qualityporestructures，poroustransitionmetaloxideshavebeenwidelyappliedinphysicsandchemistry,suchaselectronics，magnetics，adsorpti

8、on，andcatalysis．ThemesoporesinporousmaterialsCanaccommodateguestmoleculesselectivelyandthehighsurfaceareasofmesoporesarebeneficialfortheadsorptionofgaseousmolecules；mesoporousmaterialsaussupportfavorth