纳米钙钛矿型SrTiO-%2c3-的制备和甲烷氧化偶联催化性能的研究.pdfVIP

390 可持续发晨战略中的催化科学与技术 纳米钙钛矿型SrTiO。的制备与 甲烷氧化偶联催化性能研究+ 缪建文王满林范以宁一 陈 懿 (南京大学化学系介观材料科学实验室，南京210093) 钙钛矿型复合氧化物作为甲烷氧化偶联(MOC)反应的催化剂一般具有较高的cH．转化率和中 等的c：选择性n’2]。其制备大多采用固相反应法、沉淀法、喷雾燃烧法、络合热分解法等。由于制各处 理温度较高，所得复合氧化物粒子大、粒度分布不均一、比表面小(一般不超过10m2／g)。近来，纳米材 料因具有一些普通材料所不具有的特性，可能成为一种新型催化剂而引人注目。目前。有关纳米钙钛 矿型复合氧化物制备化学和MOC反应催化性能的研究较少。荃工作研究了纳米钙铁矿型SrTiOs催 化剂的制备化学及其MOC反应，结果表明与固相反应法制备维成相同的大粒子SrTi0。催化剂相 可能是其具有较优良的低温MOC反应性能的原因之一。- 纳米钙钛矿型SrTiO。催化剂采用溶胶一凝胶法。具体制备条件为：取0．5mol／l。硝酸锶水溶液 获得透明浅黄色溶胶。超声震荡30min，50℃水浴恒温2～3天，得乳白色果冻状温凝胶。120C空气干 燥1～2天。将浅黄色疏松状干凝胶经研磨和机械球磨toht将此干凝胶在600℃下焙烧2h。采用固相 微镜观测催化剂形貌和粒子大小，用ASAP一2000型吸附仪BET法测定催化荆比表面积；用V．G． MK ESCAI。AB II型光电子能谱仪分析催化剂表面状态，选用AlK(作激发源，以污染炭(Cls= 285．OeV)作内标校正样品的荷电效应。甲烷氧化偶联反应是在U型固定床石英反应器(彩6mmX 450mm)中进行。反应气和产物组成分析和数据处理工作在两台并联的配备TCD检测器的气相色谱 10000mL·g。·h～。反应前催化剂经600℃原料气活化1h。 少量SrCO。杂相，而固相反应法制备的SrTios晶相结晶较完整。 应催化性能。从表中可见，随反应温度的升高，固相反应法制备的SrTiOs催化剂的CHt转化率、cz选 择性及c：收率都有明显增加。这说明高温反应有利于改善SrTiOs催化剂的MOC反应性能。但是， 但CH。转化率和C。收率反而有明显的下降。对比2种SrTiO。催化剂MOC反应性能可以发现，纳米 SrTiO。催化剂与相同组成的大粒子催化剂相比具有较优良的低温MOC反应催化性能。 *国家重点基础研究发展规划项目(G1999022400)和南京大学分析测试基金资助课题 **通讯联系^：范以宁，Tel：025--3592909．Email：chem612@nju．edu．cn B．石油化工、石油炼稍和精细化学品合成 391 表1不同方法制备的SrTiO，倦化剂催化性能 Catalysts C。。2H洲‘／州CzH，, Temp．c℃，黑跚—}型笔}甚端 650 4．5 0．0 100．0 0．0 ， ： 700 21．7 15．6 84．4 3．4 1．0 SrTi03 650 30．0 28．5 71．5 8．6 1．2 (s-g) 700 67．0 25．0 75．0 17．0 I．5 750 42．3 34．7 65．7 14．8 1．2 3．sr表示嗣相反应法；s-g褒示藩胶·疆腔法． 为进一步揭示纳米钙钛矿型复台氧化物催化剂的特点，我们应用XPS研究了纳米SrTiO，催化 荆表面状态。有关结果示于表2。其中，固相反应法制备的样品表层Sr／Ti原子比为1．3，明显大于催 催化剂的表层Sr／Ti原子比为1．2，表明Sr元素在表面富集程度较小，溶胶一凝胶法制备的样品Sr、Ti 组分在微粒的体相和表面呈相对均匀的分布状态。对比