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当前,由于化学工业和汽车尾气的随意排放,以及化石燃料的不完全燃烧,CO气体已经对空气造成了严重的污染。所以寻找价格低廉、制备工艺简单、能在低温消除CO的催化剂已成为一项迫切任务。为了解决上述问题,科研工作者已经进行了大量的研究。TiO2纳米材料因其具有无毒、化学性能稳定和易制备等特点而被广泛用作催化剂载体。另外,一直被认为具有化学惰性的Au,当其粒度处于纳米级(小于10nm)时,却表现出独特的催化活性,尤其是对于低温催化CO氧化的反应。所以本文结合两者的特性,制备了一系列La及Fe修饰的Au/TiO2催化剂,利用ICP-OES、XRD、XPS和HR-TEM等手段对其进行了表征,并采用微反-色谱装置评价了催化剂的活性和稳定性。本文的主要研究内容如下:
(1)通过水热和浸渍相结合的方法制备了一系列Au-La2O3/TiO2催化剂。利用微反-色谱装置考察了浸渍液pH值、焙烧温度、Au含量以及La含量对催化剂催化CO氧化活性的影响。活性测试结果显示:浸渍液的pH值为4,Au含量为3.55wt.%,La含量为1.55wt.%,300℃焙烧2h的样品催化CO氧化活性最高。
(2)采用溶胶-凝胶和水热相结合的方法制备La修饰的La2O3/TiO2载体,然后以HAuCl4为Au源,采用一步浸渍法制备了一系列的Au/La2O3/TiO2催化剂。XRD测试结果显示,经300℃焙烧2h的催化剂中TiO2为锐钛矿型,La呈高度分散状态。XPS测试结果显示,La以La2O3形式存在,而Au是以金属金形式存在的。催化CO氧化的实验结果显示,浸渍液的pH值为4,Au含量为4.18 wt.%,La含量为1.62 wt.%,300℃焙烧2h的样品催化活性最高。
(3)采用溶胶-凝胶法和水热法制备La与Ti复合氧化物载体,进而采用简单易行的浸渍法制备出Au/La-TiO2催化剂,实验结果显示:当浸渍液的pH值为4,Au含量为2.95 wt.%,La含量为10.64 wt.%时,300℃焙烧2h时,样品催化CO氧化的活性最好。Au/La-TiO2催化剂对Au的利用率较高,制备成本相对较低,在催化领域具有更好的应用前景。
(4)采用溶胶-凝胶法和水热法制备Fe与Ti复合氧化物载体,采用浸渍法将Au负载在载体上,对其进行了XRD和ICP表征,并对其催化CO氧化活性进行了初步探索。