论文部分内容阅读
负载型金催化剂是一种新型的工业和环保催化材料,对CO低温氧化反应,挥发性有机物低温氧化反应,低温水煤气变换反应以及某些选择性氧化反应中表现出良好的催化活性,并在许多领域显示出良好的应用前景。近年来,关于如何制备低负载量、高活性的金催化剂,尤其是如何提高金催化剂的稳定性,是非常活跃的研究领域。本文采用柠檬酸溶胶-凝胶法(Sol-gel法)制备La-Fe-O系列载体,并用沉积-沉淀法(DP)制备了负载型金催化剂,考察了制备过程中溶液的pH值、金负载量、催化剂的焙烧温度以及载体的种类对催化剂催化氧化CO性能的影响,并运用XRD、BET、AAS、H2-TPR和FT-IR等方法对催化剂进行了表征。制备了以简单氧化物Fe2O3、混合氧化物La2O3+Fe2O3和钙钛矿复合氧化物LaFeO3为载体的负载型金催化剂,比较了这些催化剂对CO催化氧化性能和稳定性。为提高Au/LaFeO3的热稳定性,进一步以过渡金属氢氧化物Fe(OH)3为助剂,考察了影响催化剂的催化活性及稳定性的原因。实验结果表明：(1)载体结构和种类影响催化剂的活性。以简单氧化物Fe2O3和钙钛矿LaFeO3为载体的金催化剂表现出更好的催化活性。(2)制备条件影响催化剂性能,制备过程中溶液的pH值为7、Au的理论负载量为2%时,经过焙烧的Au/LaFeO3催化剂表现出较好的催化活性,0℃时能把CO完全转化为C02。(3)催化剂的稳定性测试结果显示,以LaFeO3为载体的金催化剂,100℃焙烧的催化剂在CO最低完全转化温度(T100/℃)下的稳定性好于未经焙烧得到的催化剂。在空气中放置170天后,经过100℃焙烧的催化剂的CO最低完全转化温度(T100/℃)没有变化,但未经焙烧的催化剂的CO最低完全转化温度(T100/℃)由0℃升到60℃。加入Fe(OH)3后,得到的Au/Fe(OH)3/LaFeO3和Fe(OH)3/Au/LaFeO3催化剂,虽然对CO催化氧化活性相差不大,但稳定性明显提高。通过FT-IR对金催化剂部分失活原因的分析发现,随着氧化态金的含量减少,催化剂的催化活性下降,说明氧化态金Auδ+(0<δ≤3)是催化剂的活性组分。金颗粒的长大、氧化态金的减少以及反应后碳酸盐及碳单质在催化剂表面的沉积可能是催化剂失活的主要原因。