二氧化硅的性能对催化剂性能的影响讲述.ppt

二氧化硅的性能对催化剂性能的影响 二氧化硅孔结构对CO 氧化用担载型纳米金催化剂的影响 实验方法 实验选用三种不同孔径的二氧化硅载体：SiO2-1\ SiO2-2\ SiO2-3 应用沉积沉淀法制备担载型金催化剂 测定尾气中CO含量，计算CO转化率 一，测定二氧化硅载体和金催化剂的吸附-脱附等温线 * 图1 三种SiO2载体及金催化剂的N2吸附-脱附等温线 一，是在低压区，随着相对压力的升高，吸附量增加; 二，是在相对压力增加到一定程度，即在低于饱和蒸气压的某一压力处，随着相对压力的增加气体吸附量急剧增加，被称为毛细凝聚现象，这是由于多孔材料均匀的孔道结构的孔道尺寸的限制而造成; 三，是脱附曲线没有和吸附曲线完全的重合，从高的相对压力往低的相对压力下降的过程中有一个急速脱附过程，在等温线上形成一个滞后环，揭示了吸附过程的不可逆性。 2或50 107.9 Langmuir Ⅱ SiO2-3 18.6 265.3 Langmuir Ⅳ SiO2-2 8.4 305.2 Langmuir Ⅳ SiO2-1 BJH方程算孔径（nm） 由BET方程算载体比表面积（m2/g ) 等温线类型 载体分组 比表面积：SiO2-1 SiO2-2SiO2-3 平均孔径：SiO2-1SiO2-2SiO2-3 对测定三组二氧化硅载体的低温氮气吸附-脱附等温线1（a） 对测定三组二氧化硅载体的低温氮气吸附-脱附等温线1（b） 100.3 Au/SiO2-3 249.4 Au/SiO2-2 296.3 Au/SiO2-1 由BET方程算载体比表面积（m2/g ) 催化剂分组 由于金纳米颗粒填充载体部分坑道，使得孔径降低，进而比表面积有所降低 二，催化反应活性 反应模型用CO的氧化，统计CO转化率随反应温度的变化率。 图2 三种金催化剂的CO 氧化性能 T10,T50,T100,分别表示转化率在10%，50%，100%时的反应温度 800K只达到76% 693 492 Au/SiO2-3 671 518 429 Au/SiO2-2 560 490 400 Au/SiO2-1 转化率100%所需温度（K） 转化率50%所需温度（K） 转化率10%所需问题（K） 催化剂分组 可见，表面积越大，孔径越小，孔径分布越均匀，CO的氧化活性越高。 三，催化剂分散度 X 射线物相衍射可以对催化剂的晶相结构进行分析 图3 三种金催化剂的XRD 谱图 a Au/SiO2-1,b Au/SiO2-2,c Au/SiO2-3 于衍射角22°处较弥散的衍射峰对应于载体二氧化硅的晶相衍射( JCPDS #27-0605) 位于衍射角38°和45°处的特征衍射峰则对应于单质Au ( JCPDS #65-8601) 的( 111) 和( 200) 晶面衍射 由图可知，从衍射峰强度分析，Au/SiO2-1﹤Au/SiO2-2﹤Au/SiO2-3，并且，Au/SiO2-1中，Au的衍射峰基本消失。 说明Au在载体上的分散程度：Au/SiO2-1Au/SiO2-2Au/SiO2-3 所以，比表面积越大，孔径越小，活性组分Au的分散度越好。 四，催化剂粒度分析与反应活性位 1，通过透视镜（TEM）分析催化剂中Au的粒度，效果如图4 图4 三种金催化剂的TEM 照片 a Au/SiO2-1,b Au/SiO2-2,c Au/SiO2-3 图中，的深黑色圆形斑点为金的颗粒 6~13 Au/SiO2-3 6~8 Au/SiO2-2 1~3 Au/SiO2-1 金颗粒粒径（nm） 催化剂分组 可见，Au/SiO2-1 中金颗粒粒径最小，Au/SiO2-2次之，而Au/SiO2-3最大，并且分布不均匀，存在团聚现象。 对于CO 氧化反应，只有粒径小于3 nm 的金纳米颗粒才能有效促进反应的进行，且随着孔径的增加，在焙烧过程中，更易形成大颗粒金。 所以，比表面积较大、孔径较小且分布均匀的SiO2-1担载的金催化剂基本由超细金纳米颗粒组成，高度分散的金纳米颗粒能够有效提供更多反应活性位，加速了CO 氧化反应的进行。 2，通过Au 4f 谱图，分析不足催化剂分组的结合能 图5 两种典型催化剂的Au 4f XPS 谱图 a Au/SiO2-1,b Au/SiO2-3 *