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第一部分 通过XRD、Raman、XPS、UV-vis DRS、FTIR、H2-TPR、O2-TPD和CO+O2模型反应系统研究了前驱体(醋酸钴和硝酸钴)对氮气气氛下焙烧CoOx/γ-Al2O3催化剂组成、分散、还原以及催化性质的影响,得到以下结论: 1、以醋酸钴和硝酸钴为前驱体分别制得CoO/γ-Al2O3和Co3O4/γ-Al2O3催化剂。而且CoO能高度分散在γ-Al2O3载体表面形成四面体配位单层,其分散容量为1.50mmol/(100 m2γ-Al2O3);而Co3O4易在载体表面聚集成晶体,其分散容量仅为0.15mmol/(100 m2γ-Al2O3)。 2、在钴负载量低于1.2 mmol/(100 m2γ-Al2O3)时,CoO/γ-Al2O3催化剂对CO的催化活性高于相同负载量的Co3O4/γ-Al2O3催化剂。CoO/γ-Al2O3催化剂中分散态的CoO难被还原但很易吸附氧物种,是CO氧化的主要活性物种。Co3O4/γ-Al2O3催化剂中晶相Co3O4是CO氧化的主要活性物种,它在低温下易被还原但难吸附氧物种。 3、提出了CoO在γ-Al2O3表面分散的嵌入模型,用于解释CoO/γ-Al2O3催化剂的分散及还原性质。 第二部分 通过XRD、Raman、XPS、UV-vis DRS、H2-TPR、NO+CO模型反应和原位FTIR系统研究了前驱体(醋酸钴和硝酸钴)对空气气氛下焙烧CoOx/γ-Al2O3催化剂组成、分散、还原以及催化性质的影响,得到以下结论: 1、钴负载量较低(02Co(A)/Al和01Co(N)/Al)时,氧化钴主要以Co2+离子形式进入γ-Al2O3表面的四面体空位,该物种在700℃以下难被还原。 2、随着钴负载量的增加,以醋酸钴为前驱体制备的CoOx/γ-Al2O3催化剂,在载体表面氧化钴主要以分散和团簇Co3O4的形式存在。该物种在320-340℃很容易被还原成Co2+离子,对NO+CO反应具有很好的催化活性。继续增加钴负载量到1.80mmol/(100 m2γ-Al2O3)时,由于晶相Co3O4颗粒变大,其催化性质反而降低,表明Co(A)/Al样品中分散和团簇Co3O4是主要的活性物种。 3、以硝酸钴为前驱体制备的CoOx/γ-Al2O3催化剂,随着钴负载量的增加,晶相Co3O4晶格缺陷增多,还原温度由400℃降至360℃,催化活性逐渐升高,表明晶相Co3O4是主要的活性物种,晶格缺陷的增多是其活性提高的主要原因之一。 4、以醋酸钴为前驱体制备的CoOx/γ-Al2O3催化剂的催化活性高于相同负载量的以硝酸钴为前驱体制备的CoOx/γ-Al2O3催化剂,这与活性物种的分散和还原性质有关。 第三部分 以不同的铜钴前驱体(醋酸和硝酸盐)采用共浸渍法制备CuO-CoOx/γ-Al2O3催化剂,并通过XRD、Raman、XPS、H2-TPR、NO+CO模型反应和原位FTIR对催化剂的结构和性质进行了表征,系统研究了前驱体对CuO-CoOx/γ-Al2O3催化剂结构和性质的影响,得到以下结论: 1、对于CuACoA/Al催化剂,负载的CuO和CoOx两组份分离,CuO在载体表面发生部分聚集,而CoOx主要分散在载体表面。其主要活性物种是CuO。 2、对于CuNCoN/Al催化剂,负载的CuO和CoOx发生强相互作用形成了晶相态的CuxCo3-xO4(x<1)尖晶石,其余负载CuO分散在载体表面。其主要活性物种是分散态的CuO和表面CuxCo3-xO4(x<1)尖晶石。 3、对于CuNCoA/Al催化剂,负载的CuO和CoOx能均匀地分散在载体γ-Al2O3表面,且二者之间存在协同效应,有利于促进催化剂表面氧的还原和NO+CO反应性能的提高。原位红外结果表明分散态CuO和CoOx之间的协同效应很容易促进NO的分解和铜物种的还原,因此CuNCoA/Al催化剂表现出最好的NO还原活性。