不同形貌钙钛矿型氧化物、氧化锌纳米材料的可控制备及催化和气敏性能研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:apzhc
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
钙钛矿型氧化物(ABO3)具有较好的氧化还原性能和高温热稳定性能,使其在催化、太阳能电池、环境气体检测等领域具有广泛的应用前景。但以传统的合成方法制备的钙钛矿比表面积较小(<10m2/g)、活性不高,使得其应用受到限制。本文以提高钙钛矿型氧化物的比表面积和催化性能为目标,制备了不同形貌的钙钛矿型氧化物并通过贵金属Pd的负载进一步提高其催化氧化性能,揭示了产物组成、结构与其性能的关联。同时,本论文还制备了具有三维有序大孔结构的氧化锌纳米材料,研究了贵金属Au、Pt的负载对其气敏性能的影响,主要研究内容如下:1、以赖氨酸、柠檬酸、硬脂酸、棕榈酸、甘氨酸、月桂酸为配体,采用溶胶凝胶法制备了LaNiO3纳米粒子,研究了配体种类对其结构和性能的影响。结果表明:不同配体合成的LaNiO3具有不同的结构,其中以赖氨酸为配体合成出的LaNiO3具有最高的比表面积(17.3 m2/g)和最优异的CO催化氧化活性(T50%为221℃,T90%为260℃)。赖氨酸是一种晶体生长导向剂,其含有的NH2基和COOH基等两种基团,可与金属阳离子结合,在煅烧后产生较多的空腔,增大钙钛矿的比表面积。随着配体碳链的增加,合成的LaNiO3比表面积逐渐减少,其CO催化活性也逐渐减低。采用赖氨酸辅助的溶胶凝胶法对LaNiO3的A、B位进行Sr和Cu的掺杂,结果表明掺杂后的催化活性有一定的提高,其中La0.9Sr0.1Ni0.9Cu0.1O3具有最高的吸附氧浓度和最佳的CO催化活性,T50%和T90%分别为211℃和247℃。钙钛矿La0.9Sr0.1Ni0.9Cu0.1O3优良的催化性能与其较高的比表面积和吸附氧物种浓度有关。2、空心材料是一种新型形貌材料,具有较大的比表面积。本文采用碳球模板法,在较缓慢的升温速率(1℃/min)下,合成了多壳层空心球LaMnO3纳米材料。研究发现:当La/Mn比例为1:5时,可以合成出直径在180至250 nm的多层球壳空心球LaMnO3,其拥有最高的比表面积(42.7 m2/g)。在La/Mn比例低于或高于1:5时,晶相中会出现La203或MnO2杂质,这表明碳微球表面对不同的金属阳离子的吸附能力不同。与普通钙钛矿材料相比空心球钙钛矿LM-5催化剂表面的Oads/Olatt摩尔比最高,并且具有较高的Mn4+含量及更优异的低温还原性,这导致其具有最佳的甲烷催化燃烧性能(T50%=480℃和T90%=570℃)和较低的表观活化能(50.6kJ/mol)。3、近年来,人们发现贵金属Pd在钙钛矿型氧化物中的再生现象。本文通过胶体晶模板法成功制备了具有三维规则大孔的LaMn0.97Pd0.03O3,经过300-700℃下氢气气氛还原处理后,所有样品对1%CH4的催化氧化活性都得到提升。其中经过500 oC H2气氛处理的样品(500-LMP)具有优异的甲烷催化活性,T50%和T90%分别为412℃和504℃,其表观活化能为51.5 kJ/mol,并在100 h甲烷催化稳定性测试中依旧保持90%的甲烷转化率。另外,将Pd掺杂到高比表面积的钙钛矿催化剂中,可以提高纳米Pd的分散度和稳定性。三维大孔有序结构有利于提高气体处理效率。经过氢气还原处理,使得Pd从催化剂内部析出到表面,在提高催化性能的同时增强了金属与载体之间的相互作用,从而提高催化剂的甲烷催化活性及热稳定性。4、采用胶体晶模板法合成了具有三维大孔有序结构的ZnO、 Au/ZnO及Pt/ZnO,研究了其对正己醇的气敏性能。制备的三维有序大孔结构氧化锌的孔壁厚度为25±5 nm,孔道直径为180±10 nm。 SEM结果显示加入贵金属Au和Pt后ZnO依旧保持三维有序结构。气敏测试结果表明:相比于一维和二维结构氧化锌纳米材料,三维有序大孔结构氧化锌对正己醇有较快的响应时间(6s),这是因为其具有的独特大孔结构有利于大分子目标气体在ZnO中的扩散。掺杂贵金属Au和Pt后,材料的禁带宽度变小,且表面吸附氧含量增加及表面供体缺陷含量增加,使得氧化锌的气敏响应得到提高,其中Au/ZnO在240℃下对10ppm正己醇响应达到95,并且具有较好的选择性。
其他文献
我喜欢这样的话:胜固欣然,败亦可喜;得志淡然,失意泰然。我认为:最美的歌是《国际歌》,最美的图是《中国地图》;人最重要的品质是善良和真诚;最好吃的菜是咸菜;最值得信奉的一句名言是
随着经济的发展,交通也越来越便利。路基对公路的质量起着决定性的作用,所以对施工技术也有着严格的要求。文章主要从公路填石路基施工一般规定、公路填石路基的施工技术控制、
本刊讯:MICRONOR推出全球首款商业化光纤绝对位置传感器(Absolute Fiber Optic Position Sensor)。新的MR330型号系列位置传感器提供全光设计,可抵御任何电磁干扰,如雷电、辐射、
为解答如何简单区分分液时有机相层和水相层的一道实验设计题,在课堂向学生实验演示求证时发现液液界面存在弯曲的现象,引起教师的关注和研究。应用表面张力等原理并与实际操作
碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)具有轻质高强、耐疲劳性好、有效吸收冲击载荷等优点,广泛应用于航空航天领域。由于CFRP层合板结构在装配、修理
期刊
针对张北河暗渠管身混凝土所出现的裂缝,对其成因进行分析认为:导致混凝土出现裂缝的主要因素为大体积混凝土释放的水化热,产生较大的温度变化和收缩作用,由此而产生的温度和
2012年11月14-18日,中华医学会第十四届骨科学术会议暨第七届COA国际学术大会在北京国家会议中心隆重召开。我院郝定均院长作为中华医学会骨科学会常委和陕西省骨科主委参加了
基层协商民主直接关乎人民群众切身利益,是党紧密联系群众的实践载体。近年来全国各地积极探索基层协商民主建设,取得一定成绩,这为推进基层协商民主制度化发展奠定了基础。
阐述了一种具有促进下肢静脉血液回流功能的产品设计,借助在布料中层的气体层气体压强的变化,模拟下肢肌肉运动时产生的肌肉泵功能,促进血液回心。克服市场现有产品影响下肢