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本论文以探究采用简单的浸渍法制备具有高分散抗烧结性能的负载型贵金属催化剂为目的,开展了包括硅胶负载的Pd和γ-Al2O3纳米片负载的Rh催化剂的制备和表征工作。着重探讨了催化剂上的金属载体的相互作用与其抗烧结性能之间的关联,深化了对抗烧结催化剂制备机理的认知,以期为研制小粒径且具有良好抗烧结性能的负载型贵金属催化剂提供科学依据。论文的主要研究结果如下:(1)采用氨辅助法制备了具有良好抗烧结性能的Pd/SiO2催化剂。TEM表征显示:浸渍溶液中的氨水不仅有助于促进浸渍过程中钯物种的分散,还可有效抑制其在焙烧和还原过程中的团聚和烧结。若Pd前驱盐中含有氯元素则不利于Pd物种在硅胶表面的分散。以(NH3)4Pd(NO3)2为前驱盐采用氨水(3.0mol/L)辅助浸渍制备的2%Pd/SiO2催化剂经800℃焙烧后,PdO的平均粒径为3.7±1.0 nm,经600℃通氢还原后,Pd的平均粒径为2.9±0.9 nm。H2-TPR和O2-TPD表征结果表明,与水浸渍制备的催化剂相比,氨水辅助浸渍制备的催化剂上Pd物种与SiO2具有更强的相互作用。UV-vis、BET和TEM的表征结果表明,在浸渍过程中,氨水所提供的碱性环境可“软化”或溶解SiO2表面的Si-OH物种,使生成SiO-NH4+物种,同时,NH3与溶液中的Pd2+络合生成[Pd(NH3)4]2+物种。而[Pd(NH3)4]2+可置换出SiO-NH4+中的NH4+使生成[Pd(NH3)4]2+…2SiO-物种,该物种有助于在后续的焙烧过程中生成与SiO2具有较强相互作用的PdO物种,使其在高温下仍保持较高的分散度。在焙烧过程中,高度分散在硅胶表面的钯氨物种分解并在被氨侵蚀后的硅胶表面转化为与载体具有较强相互作用的PdO物种。当催化剂被还原后,金属Pd颗粒可部分“嵌入”硅胶的亚表层,使其被牢牢的稳定在硅胶的表面。若Pd前驱盐中含有氯元素(如PdCl2和(NH3)4PdCl2),Cl-可取代[Pd(NH3)4]2+中的[NH3]生成[Pd(NH3)4-xClx]2-x物种,该物种的生成削弱了 Pd络合物与碱性环境下的SiO2表面的相互作用,在烘干过程中容易发生Pd物种的聚集,在随后的焙烧过程中,已聚集的钯物种将进一步烧结,生成更大的PdO颗粒。将相关Pd/SiO2催化剂应用于CO氧化反应发现,Pd粒径为2.9±0.9 nm催化剂上CO完全氧化的最低温度为175℃,Pd粒径为23.4±12.6nm的催化剂上CO完全氧化的最低温度为220℃。对于相同的Pd前驱盐,采用氨水浸渍制备的催化剂的CO氧化活性高于水浸渍制备的催化剂,而以含氯Pd前驱盐(如PdCl2和(NH3)4PdCl2)制备的Pd/SiO2的CO氧化活性低于以Pd(NO3)2和(NH3)4Pd(NO3)2为前驱盐制备的催化剂。上述催化性能的差异均可用相关催化剂上Pd粒径的差别得以解释。(2)以硝酸铑为原料,采用简单的浸渍法将Rh负载在Al2O3纳米片(Al2O3(N))表面,制备出高分散抗烧结的Rh/Al2O3(N)催化剂。HAADF-STEM结果表明:负载量为0.05~2%的Rh/Al2O3(N)经800℃焙烧和600℃还原后,样品上金属Rh颗粒的平均粒径由1.0±0.3 nm逐渐增大至1.8±0.3 nm。相同负载量的的催化剂经900℃还原后,金属Rh的粒径只增大约0.1~0.2 nm,且γ-Al2O3纳米片的形貌维持不变,表现出良好的高温稳定性。Al2O3纳米片富含台阶和缺陷位的粗糙表面不仅为Rh物种提供了大量的负载位点,有利于浸渍过程中Rh物种在载体表面的均匀分散,还起到了物理屏障的作用,防止Rh颗粒在高温下聚集。在600或900℃通氢还原过程中,金属Rh颗粒的(111)面可与γ-Al2O3(N)的(222)面形成外延生长结构而被“锚定”在载体表面,进而显著提高了催化剂的抗烧结性能。对催化剂的二氧化碳重整(DRM)反应性能评价结果表明,在750℃,空速:1.2×104mL·g-1·h-1的条件下,0.05%Rh/Al2O3(N)催化剂在 200h 内的甲烷和二氧化碳的转化率(83%和90%)基本保持不变,而商品Al2O3负载的催化剂的性能在相同的反应时间内均呈现明显的下降趋势。这是由于Al2O3纳米片独特的表面结构有助于稳定Rh物种,阻止其在高温反应条件下因烧结而失活,进而大大提高了活性金属的利用率和催化性能。