铜基锰锆复合金属氧化物催化剂的制备与性能研究

《铜基锰锆复合金属氧化物催化剂的制备与性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、汕头大学硕士学位论文铜基锰锆复合金属氧化物催化剂的制备与性能研究Preparationandcatalyticpropertiesstudyofsupportedcopperbasedinthemanganese-zirconiacompositemetaloxidescatalysts研究生姓名：陈都导师：郭锡坤教授答辩委员会（名单）：主席：宋一兵教授委员：方奕文教授陈耀文教授孙长勇副教授陈展光教授论文答辩日期2013年6月3日学位论文原创性声明本论文是我个人在导师指导下进行的工作研究及取得的研究

2、成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文使用授权声明本人授权汕头大学保存本学位论文的电子和纸质文档，允许论文被查阅和借阅；学校可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存和汇编论文；学校并可以向国家有关部门或机构送交论文并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分

3、内容。对于保密的论文，按照保密的有关规定和程序处理。本论文属于：保密（），在年解密后适用本授权声明。不保密（）。（请在以上括号内打“√”）作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月汕头大学硕士学位论文摘要随着化石燃料在工业生产中的广泛使用和燃油汽车保有量的迅猛增长，大气中氮氧化物NOx(其中NO占90%以上)一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)的排放量日益增加。这些有害气体不仅严重污染大气、破坏自然环境，而且直接危害人体健康。因此，国内外十分重视汽车尾气的净化处理技术，而催化剂的性能成为其关键。传统

4、的三效催化剂(即同时能够催化转化CO、NO和HC的催化剂)是以贵金属作为活性组分，具有高活性和较低起燃温度等优点，但是受空燃比影响大、在贫燃情况下催化效果不佳、资源稀缺且价格昂贵，因而难以广泛发展。为了改善传统三效催化剂的缺点，近年来国内外科技工作者重视利用Ce-Zr固溶体作为催化剂载体，并且降低贵金属用量的研究工作。研究结果表明，采用Ce-Zr固溶体有利于适应贫燃的情况，但普遍需要添加第三组分来提高性能，而且仍须使用贵金属和价格较贵的Zr化合物。因此，开发价格便宜、性能良好的新型非贵金属三效催化剂

5、势在必行。本文选用价格相对便宜、资源易得的过渡金属、稀土金属作为催化剂材料，尝试利用Mn具有价态多变及氧化还原性能活泼等特性和La能够稳定载体结构、提高催化剂热稳定性等特点，采用Mn替换Ce且减少Zr的用量，探索研制Mn-Zr固溶体载体，然后负载上活性组份Cu，制得铜基复合氧化物催化剂。同时对制备方法进优化设计，并且对稀土、碱金属的掺杂、活性组分Co的引入进行了研究。制备出Cu/Mn-Zr-O，Cu/Mn-Zr-N-O(N=Sr,La,Nd,Ga)，Co/Mn-Zr-La-O，Cu/Co/Mn-Zr

6、-La-O催化剂，并结合XRD、SEM和TG等分析测试方法揭示催化剂的结构与性能之间的关系。主要研究内容和结果如下：(1)研制了Cu/Mn-Zr-O催化剂考察传统共沉淀法与改进的共沉淀法对Mn-Zr固溶体载体的影响，优化确定最佳Mn：Zr摩尔配比为0.9:0.1，制得性能良好的Cu3%/Mn0.9Zr0.1O2-σ催化剂，在该催化剂上CO、C3H6和NO的起燃温度T50分别为124℃、277℃和245℃；完全转化温度T90分别为186℃、414℃和315℃。采用XRD、SEM等手段表征其外观形貌和结

7、构与催化活性的关系。(2)研究载体添加第三组分对Cu/Mn-Zr-O催化剂性能的影响主要研究了稀土、过渡金属的掺杂和不同沉淀剂对催化剂性能的影响。制备了系列I摘要Cu3%/Mn0.9Zr0.1N0.06O2-σ(N=Sr,La,Nd,Ga)催化剂，通过催化性能测定分析选择出最佳添加物种为La，再对La的引入含量进行优化，确定添加La的最佳摩尔比为0.06。采用XRD等表征评价催化剂结构与性能的关系。结果表明，La已成功被引入到固溶体晶格中，形成了三元Mn-Zr-La固溶体，催化剂晶粒粒径为纳米级。相

8、比于Cu/Mn-Zr-O催化剂，Cu3%/Mn0.9Zr0.1La0.06O2-σ催化剂不但热稳定性得到提高，而且CO、C3H6和NO的T50分别降低了9℃、16℃和28℃，T90分别降低了21℃、35℃和17℃。(3)研究第二活性组分Co的引入对Cu/Mn-Zr-La-O催化剂性能的影响考察引入Co的双活性组分催化剂性能。首先把单Co、单Cu与Cu-Co双活性组分的催化剂进行对比研究，表明不引入Co的Cu/Mn-Zr-La-O催化剂综合性能较佳。再对活性组分Cu含量