论文部分内容阅读
甲烷催化燃烧可降低污染气体(CO,NOx)和未充分燃烧烃类的排放而日益受到重视。长期以来,贵金属催化剂尽管拥有良好的催化活性,但由于价格高昂、资源匮乏,从而制约其应用,研制一种高活性、价格低廉的催化剂就显得很有必要。钙钛矿型La0.8Sr0.2CoO3复合氧化物具有较高的活性、稳定性和价格低廉而被受人们关注,然而La0.8Sr0.2CoO3复合氧化物需要较高的焙烧温度才可形成,从而导致晶粒较大和比表面积较低(<5 m2/g)而制约其应用。因此,寻找一种大比表面积La0.8Sr0.2CoO3复合氧化物的制备方法具有一定的研究价值。本文采用丙氨酸溶液燃烧法、丙烯酰胺-丙氨酸法、丙烯酰胺-氨基乙酸法、环氧丙烷法等方法制备La0.8Sr0.2CoO3复合氧化物,以CH4催化燃烧为探针反应,研究了不同制备方法、有机燃料、有机燃料与氧化剂的化学计量比、稀土金属离子(Ce、Nd)的A位掺杂、过渡金属离子(Ni、Cu)的B位和焙烧温度对La0.8Sr0.2CoO3复合氧化物催化剂甲烷催化燃烧性能的影响,采用XRD、FI-IR、比表面积测定、H2-TPR等技术对催化剂进行了表征。1.研究了丙氨酸溶液燃烧法、丙烯酰胺-丙氨酸法、丙烯酰胺-氨基乙酸法、环氧丙烷法等制备方法对La0.8Sr0.2CoO3催化剂甲烷催化燃烧性能的影响。结果表明,丙氨酸溶液燃烧法制备的复合氧化物催化剂表现出最好的甲烷催化燃烧活性,其半转化温度(T50)和完全转化温度(T100)分别为470℃和550℃,这是由于该法所制的催化剂平均晶粒度较小、表面和氧空穴处的化学吸附氧更容易移动、表观活化能较低所致。2.采用溶液燃烧合成法制备了La0.8Sr0.2CoO3钙钛矿型复合氧化物,考察了丙氨酸、氨基乙酸和丙三醇等有机燃料对催化剂结构和CH4催化燃烧活性的影响。结果表明,不同有机燃料所制La0.8Sr0.2CoO3复合氧化物均具有较大比表面积,有机燃料对催化剂的结构和性能有较大的影响,其中以丙氨酸有机燃料制备的复合氧化物活性最好。3.以D,L-丙氨酸为有机燃料,考察了有机燃料与氧化剂的化学计量比(φ)对催化剂结构和性能的影响。实验结果表明,它们的结构和性能随φ的不同而变化,当φ=1.52时所制备的催化剂活性最好,T50和T100分别为460和540℃。4.采用Nd、Ce和Ni、Cu分别取代La0.8Sr0.2CoO4复合氧化物A位La离子、掺杂B位中Co离子,结果表明,Nd、Ce和Ni、Cu的掺杂均不能提高La0.8Sr0..2CoO3催化剂CH4催化氧化反应活性,其活性顺序为La0.8Sr0..2CoO3>Ce0.8Sr0..2CoO3>Nd0.8Sr0..2CoO3>La0.8Sr0.2Co0.5Ni0.5O3>La0.8Sr0.2Co0.5Cu0.5O3。5.考察了焙烧温度对La0.8Sr0.2CoO3复合氧化物催化剂甲烷催化燃烧性能的影响。结果表明,不同焙烧温度制备的La0.8Sr0.2CoO3复合氧化物催化剂均具有钙钛矿结构,700℃焙烧的催化剂具有较大的比表面积和较强的还原性能,其甲烷催化燃烧性能较好。