超細(xì)汽車(chē)尾氣凈化催化劑的制備與催化

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1、超細(xì)汽車(chē)尾氣凈化催化劑的制備與催化（Ⅲ）科研2007-08-3007:06:28閱讀518評(píng)論0??字號(hào)：大中小?訂閱???????????????????????????????????????????????????????????????-----------------鈣鈦礦型ABO3稀土氧化物復(fù)合物?摘要：以稀土（工業(yè)純）為原料，采用“溶膠-凝膠”法結(jié)合“超臨界流體干燥”技術(shù)制備超細(xì)LaMnO3+λ、LaCoO3、PrMnO3等鈣鈦礦型ABO3稀土氧化物復(fù)合物，在850℃下熱處理3小時(shí)；用XRD、TEM、FT-IR和TG-DAT進(jìn)行

2、表征，并用氣相色譜儀測(cè)試制備材料對(duì)“NO+CO”反應(yīng)的催化活性。結(jié)果顯示：（1）該法可制得相應(yīng)形貌各異的稀土氧化物復(fù)合物超細(xì)微粉；（2）熱處理，可使晶相物質(zhì)結(jié)晶更趨完善，并出現(xiàn)明顯燒結(jié)；（3）超細(xì)稀土氧化物復(fù)合物對(duì)“NO+CO”反應(yīng)的催化活性有限。關(guān)鍵詞：稀土；ABO3；溶膠-凝膠；超臨界流體干燥；催化；汽車(chē)尾氣鈣鈦礦型金屬氧化物（ABO3）因其獨(dú)特的磁性、電導(dǎo)性、催化活性、氣體敏感性及儲(chǔ)氮和抗硫等優(yōu)異性能，在燃料電池、固體電解質(zhì)、固定電阻器、氣體傳感器、汽車(chē)尾氣凈化及替代貴金屬氧化還原催化劑等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景[1-4]。鈣鈦礦型金屬氧

3、化物具有較低的價(jià)格和靈活多變的組成，其催化性能在一定程度上可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，用這類(lèi)化合物作為三效催化劑來(lái)取代傳統(tǒng)的Pt/Rh基催化劑具有一定的優(yōu)越性。因而鈣鈦礦在汽車(chē)尾氣凈化催化劑領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究也倍受人們的關(guān)注。近年來(lái)，人們已積累了大量有關(guān)這類(lèi)材料的物理和固態(tài)化學(xué)性質(zhì)的信息，所取得的成果是豐富的和令人鼓舞的。鈣鈦礦型復(fù)合氧化物的化學(xué)特性可以概括為：1)幾乎所有的穩(wěn)定元素都可以進(jìn)入ABO3晶格，形成鈣鈦礦結(jié)構(gòu)；2)處于A位和B位的陽(yáng)離子都可以被部分取代；3)化合價(jià)、化合比和晶格空位可以在較大的范圍內(nèi)變化和控制；4)對(duì)缺陷氧和過(guò)量氧能夠起到穩(wěn)定作用，

4、因而穩(wěn)定了不尋常價(jià)態(tài)離子；5)少量貴金屬的加入可以提高催化活性[5-8]。鈣鈦礦型金屬氧化物（ABO3）制備方法[9-15]主要包括：溶膠-凝膠法、共沉淀法、水熱法、固相研磨法、燃燒法、微波合成法等。同其它方法相比溶膠-凝膠法具有反應(yīng)物間混合均勻，易于實(shí)現(xiàn)分子水平上的摻雜，且合成溫度較低等難以取代的優(yōu)點(diǎn)，不足之處是溶膠中存在大量微孔，干燥時(shí)會(huì)產(chǎn)生收縮。引發(fā)膠體顆粒團(tuán)聚。超臨界干燥技術(shù)[16]是在乙醇的超臨界狀態(tài)，脫除乙醇。該過(guò)程中氣液兩相界面消失，從而消除表面張力及毛細(xì)管作用力，有效防止凝膠的結(jié)構(gòu)塌陷和凝聚，因此可得到具有大孔、高表面積的超細(xì)

5、氧化物。本文將“超臨界流體干燥”技術(shù)引入“溶膠-凝膠”法制備鈣鈦礦型（ABO3）超細(xì)復(fù)合氧化物。并用“NO+CO”反應(yīng)測(cè)試其催化活性，系統(tǒng)考察超細(xì)鈣鈦礦型金屬氧化物（ABO3）在汽車(chē)尾氣凈化催化劑領(lǐng)域中的意義。2.1?XRD分析1實(shí)驗(yàn)1．1制備用濃硝酸(AR,63%)溶解氧化鑭(CP)配制一定濃度的硝酸鑭水溶液,按摩爾計(jì)量比為1:1加入硝酸錳溶液(AR,50%)；在高速攪拌下，用氨水稀溶液滴定硝酸鑭、硝酸錳混合溶液至pH值為6-9，制備鑭錳水溶膠；用高速離心機(jī)分離鑭錳水溶膠，用無(wú)水乙醇多次洗滌濾下液至中性，制得鑭錳醇凝膠；將鑭錳醇凝膠置于高壓

6、釜進(jìn)行超臨界干燥即得超細(xì)鑭錳凝膠。???用類(lèi)似的方法分別制備鈰錳凝膠、鈷錳凝膠、鐠錳凝膠。1．2?熱處理???在850℃下分別煅燒相應(yīng)凝膠3小時(shí)。1．3?樣品表征樣品的XRD分析儀器：D/max-3CX-射線衍射儀（CuKα輻射為線源，波長(zhǎng)為0.15418nm；測(cè)試范圍：0-90℃；測(cè)試條件：掃描速度為3o/min，電壓為40kV，電流強(qiáng)度為30mA；銅靶）。樣品的TEM分析儀器：JEM-2000FXⅡ透射電子顯微鏡。樣品的差熱分析儀器：WCT-1A微機(jī)差熱天平。170℃烘干的凝膠于空氣氣氛中，在差熱分析儀上進(jìn)行。升溫速率10℃／min，升溫

7、范圍室溫至900℃，參比物α—Al2O3。樣品的紅外分析儀器：NICOLE-5700FT-IR。1.4?催化活性測(cè)試采用常壓,連續(xù)流動(dòng),固定床裝置,反應(yīng)氣配比分別為:He:CO:NOx=55:3:0.01,反應(yīng)尾氣用GC7890Ⅱ氣象色譜儀(上海天美公司)進(jìn)行分析,氫火焰檢測(cè).色譜柱為ProapakQ柱。2?????????結(jié)果與討論2.1?XRD分析圖1為鈣鈦礦（ABO3）凝膠的XRD譜圖，其中區(qū)域Ⅰ、Ⅱ分別為錳鈰凝膠在260℃和850℃下的XRD譜圖；區(qū)域Ⅲ、Ⅳ分別為鈷鑭凝膠在260℃和850℃下的XRD譜圖；區(qū)域Ⅴ、Ⅵ為錳鑭凝膠在260

8、℃和850℃下的XRD譜圖；區(qū)域Ⅶ、Ⅷ為錳鐠凝膠在170℃和950℃下的XRD譜圖。圖1中區(qū)域Ⅰ譜圖中衍射峰相對(duì)的面間距d值依次為：0.309、0.268、0.19