不同硫源水热合成的MoS2催化剂的形貌和加氢脱氧活性比较研究

分别采用硫脲、L-胱氨酸和硫磺为硫源水热合成了三种MoS₂催化剂,对其结构和形貌特征进行了表征,并以对甲酚为探针化合物,比较研究了三种MoS₂的加氢脱氧（HDO）催化活性。结果表明,硫源对MoS₂晶体结构的影响不大,但对其形貌和比表面积影响较大。与商业MoS₂相比,所制备的MoS₂催化剂都表现出更高的HDO活性;其中,以硫脲为原料合成的MoS₂具有较高的比表面积和花状结构,其催化活性最高,在300℃下进行对甲酚的HDO反应,脱氧度可达99.3%。     

SnS_2纳米材料的水热合成及光催化性质(英文)

在不同的表面活性剂和硫源的条件下,采用水热法制备了多种形貌的SnS2纳米材料,详细讨论了反应条件对其形貌和性质的影响,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、和BET比表面积法对制备的样品的物相、形貌和组成进行了表征,通过光催化降解罗丹明B研究了所得样品的光催化性能。结果表明:表面活性剂和硫源对产物的结构和形貌起到了重要的作用。当Sn4+与表面活性剂的物质量的比为1∶1时,样品均为纯的六方相SnS2。采用柠檬酸三钠为表面活性剂、硫脲为硫源时制得的SnS2纳米片具有最大的比表面积,同时表现出了最优的光催化性能。     

NiCe(x)/FLRC-TiO2催化剂的制备及其加氢脱氧性能研究

生物质作为自然界唯一可再生的有机碳源,其转化利用具有重要意义.本工作制备了具有特殊形貌和孔道结构的放射状二氧化钛(FLRC-TiO₂)载体,并在高加氢活性Ni基础上,引入Ce赋予催化剂酸活性位,制备了负载型金属-酸双功能NiCe(x)/FLRC-TiO₂催化剂(x为Ni和Ce的原子比),并以对甲酚为模型化合物,研究了Ni/Ce比对催化剂加氢脱氧(HDO)性能的影响.结果表明,Ce的引入能够增强催化剂的酸性,增强催化剂C—OH键氢解能力,从而提高甲基环己烷(MCH)选择性.与单金属Ni/FLRC-TiO₂相比,双金属NiCe(1)/FLRC-TiO₂的目标产物MCH的选择性显著提高.在275℃、3 MPa、2.5 h的反应条件下, NiCe(1)/FLRC-TiO₂催化剂对对甲酚转化率为100%,脱氧产物选择性为97.9%,且MCH的选择性高达95.4%. NiCe(1)/FLRC-TiO₂催化剂上的HDO以hydrogenation (HYD)反应路径为主...     

SnS2纳米材料的水热合成及光催化性质

在不同的表面活性剂和硫源的条件下,采用水热法制备了多种形貌的SnS₂纳米材料,详细讨论了反应条件对其形貌和性质的影响,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、和BET比表面积法对制备的样品的物相、形貌和组成进行了表征,通过光催化降解罗丹明B研究了所得样品的光催化性能。结果表明：表面活性剂和硫源对产物的结构和形貌起到了重要的作用。当Sn⁴⁺与表面活性剂的物质量的比为1：1时,样品均为纯的六方相SnS₂。采用柠檬酸三钠为表面活性剂、硫脲为硫源时制得的SnS₂纳米片具有最大的比表面积,同时表现出了最优的光催化性能。     

溶剂热法合成CuInS2微球及表征

以CuCl2·2H2O为铜源,InCl3·4H2O为铟源,硫脲为硫源,乙醇为溶剂在160℃水热反应12h合成了花状CuInS2,利用SEM、EDX、X射线和ICP对其形貌及结构进行表征,并讨论了不同溶剂对产物形貌的影响.     

表面活性剂辅助水热制备形貌结构可控的MoS_2及其蒽加氢性能（英文）

随着原油资源重质化和劣质化的加剧以及对清洁燃料油品需求的不断增加,将重质油加工成清洁燃料成为现代炼厂面临的挑战.悬浮床加氢是重质油转化为清洁液体燃料的先进技术,其核心难题是高效加氢催化剂的开发.MoS_2在石油化工领域油品加氢提质研究中表现出非常好的催化加氢性能.MoS_2晶体结构中有两种面:沿S-Mo-S层间的剥离面,又称基面,化学性质稳定;沿Mo-S的断裂面,又称棱面,具有大量的不饱和键,化学性质不稳定,可做催化活性中心.由于MoS_2结构和形貌对其物理化学性能有重要影响,所以通过合理设计和调控MoS_2的结构和形貌可增加暴露的催化活性位,进而改善其催化性能.本文以七钼酸铵和硫代乙酰胺为原料,水合肼做还原剂,采用不同表面活性剂(包括PEG,PVP,P123,SDS,AOT和CTAB)辅助的水热合成法制备了结构及形貌可控的MoS_2,并提出不同表面活性剂条件下MoS_2催化剂的生长机理,进一步研究了重油模型化合物稠环芳烃蒽的催化加氢性能.结果表明,在不同表面活性剂辅助的条件下分别制得了由MoS_2纳米片组装而成的球形、块状和花状的MoS_2产物;通过改变表面活性剂种类可调变MoS_2纳米片的长度、堆积层数、层间距以及最终产物的形貌.在PEG或PVP辅助下得到了球形MoS_2产物,其中MoS_2纳米片长15 nm,堆积层数6.在PEG辅助下制备的球形MoS_2粒径约为250 nm,尺寸均一且分散性好.在PVP辅助下MoS_2粒径在200–450 nm,粒径分布范围宽且有明显团聚.在P123或SDS辅助下得到了团聚较明显的块状微米级MoS_2产物.在P123辅助下得到的MoS_2纳米片长15 nm,层数6.在SDS辅助下制备的MoS_2纳米片长20 nm,堆积层数8.在AOT或CTAB辅助下得到团聚比较严重的花状微米级MoS_2产物,其中MoS_2纳米片长20 nm,堆积层数8.另外,水热反应过程中,高温高压的环境促进了反应体系中游离的NH_4~+插入到MoS_2层状结构中,导致MoS_2纳米片层间距增大.基于此,本文提出了不同表面活性剂辅助的水热过程中不同结构和形貌MoS_2产物的形成机理.对不同结构和形貌的MoS_2样品进行了悬浮床蒽加氢催化性能评价.结果表明,PEG辅助制备的MoS_2催化剂具有最高催化加氢活性.该MoS_2催化剂中纳米片层短,堆积层数少,暴露了更多的加氢活性位.单分散的球形MoS_2颗粒粒径小,分散性好,有利于加氢活性位的充分暴露,进而表现出较好的催化性能.本文所采用的表面活性剂辅助的水热法为可控合成不同结构和形貌的过渡金属硫化物提供了有效指导和借鉴.     

三维二硫化钼/还原氧化石墨烯气凝胶用作宏观可见光催化剂（英文）

近年来,光催化技术在解决环境污染和能源短缺方面展现出巨大潜力.二硫化钼(MoS_2)作为一种二维层状光催化材料受到广泛关注.MoS_2具有可调的带隙(1.2-1.9 eV)、低的成本和高的存储量,是一种可替代铂的理想助催化剂.然而,MoS_2本身光催化活性较低.理论和实验已经证明,MoS_2只有暴露的边缘具有催化活性,并且MoS_2的光生电子-空穴对容易复合,导致其光催化效率低.增加暴露的活性边缘以及有效分离电子-空穴对是提高MoS_2光催化活性的关键.而石墨烯气凝胶是一种理想的催化剂载体,其高比表面积和高空隙率可以有效提高催化剂利用率.同时,其高导电性可以促进光生电子-空穴对分离.因此,将MoS_2负载到石墨烯气凝胶上制备宏观可回收光催化材料具有广阔的应用前景.然而,目前尚未见到有关MoS_2/石墨烯气凝胶光催化产氢以及还原Cr(Ⅵ)的报道.本文以钼酸铵为钼源,硫脲为硫源和还原剂,同时加入氧化石墨烯及其还原剂氨水,通过一步水热法制备出二硫化钼/还原氧化石墨烯(MoS_2/RGO)水凝胶.最后通过冷冻干燥得到MoS_2/RGO气凝胶.经光催化测试发现其产氢达到38.9μmol/g,光还原Cr(Ⅵ)达到92%,明显高于MoS_2粉体.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见-近红外吸收光谱(UV-Vis-NIR)及红外光谱(FTIR)等手段研究了其光催化性能提高的原因.XRD测试显示,过量的NH_4~+离子插入到MoS_2层与层之间增加了(002)面的晶面间距;SEM观察到在形成气凝胶后,MoS_2从粉末的片状转变成花状,这是因为氧化石墨烯上的含氧官能团促进MoS_2成核同时限制其生长导致的;TEM观察到MoS_2上存在大量的脱节和扭曲,这是由于过量硫脲阻碍了MoS_2晶体的取向生长而产生缺陷;XPS发现,除了形成MoS_2之外,还形成了MoO_2,同时大量的暴露边缘导致不饱和硫产生;FTIR表明MoS_2与RGO之间通过氢键链接在一起;UV-Vis-NIR吸收光谱显示,MoS_2/RGO气凝胶在可见光区具有很强的吸收,这是黑色的RGO以及光在花状结构的不断反射共同作用导致的.综合以上结果,我们提出了MoS_2/RGO光催化性能增强的机理.首先,三维的气凝胶网状结构以及花状结构的MoS_2所带来的高比表面积(599.7 m~2/g)使得材料对H~+和Cr(Ⅵ)吸附量增加;其次,黑色的RGO以及入射光在花状结构层片间的不断反射增加了MoS_2/RGO气凝胶对可见光的吸收;最后,RGO本身的高导电性促进了光生电子-空穴有效分离,电子通过RGO快速转移到材料表面参与光催化反应.因此,将MoS_2负载在RGO上可提高光催化效率.另外,低密度的MoS_2/RGO气凝胶(56.1 mg/cm~3)可以有效吸附有机溶剂且容易回收.综上所述,本文制备的MoS_2/RGO气凝胶光催化材料在环境与能源方面表现出潜在的应用前景.     

Bi2O3/MoS2复合材料的制备及析氧性能研究

二维材料MoS_2有良好的催化性能,但由于其原始状态是块状的,平面结构为催化惰性,活性位点高度集中于边缘位置,为了提高二维材料MoS_2的催化性能,我们利用水热法成功地制备了阶梯式边缘型花状的二硫化钼基电催化剂(Bi_2O_3/MoS_2),通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对其组成、结构和形貌进行了表征,并对其作为析氧反应(OER)的电化学催化剂进行了性能测试。结果表明,该催化剂具有阶梯式边缘型纳米花的特殊结构,可以使其暴露出更多的活性位点,增加了导电性,并降低了其固有电阻,具有较好的催化活性。在1 mol·L~(-1) KOH溶液中,Bi_2O_3/MoS_2复合物具有最佳的电解水OER催化性能,在10mA/cm~2的过电位为798 mV,比Bi_2O_3降低150 mV左右,比MoS_2降低60 mV,Tafel斜率最小,具有良好的催化前景。     

花状Cu_2O/Cu复合材料的光催化性能

不采用任何模板,利用原位逐步水热方法一次性合成了花状Cu2O/Cu复合材料.采用X射线衍射、扫描电镜、高分辨透射电镜和自动吸附仪对样品的相结构、形貌和比表面积进行了表征.以偶氮染料Procion Red MX-5B为探针分子,对复合催化剂进行了可见光催化表征.结果表明该复合催化剂中的Cu和Cu2O之间存在相互作用,其催化活性远高于单相Cu2O和商用P25粉末,有望成为污水治理的新型材料.     

二硫化钼纳米片/碳纳米纤维杂化材料的制备及其析氢性能

以碳纳米纤维(CNFs)作为负载基体和反应器采用静电纺丝技术和碳化工艺生长和调控二硫化钼(MoS_2)纳米片。通过改变前驱体溶液浓度来调控纳米片的形貌和结构,利用MoS_2纳米片的高催化活性和CNFs高比表面积、良好的稳定性以及高电导率的协同作用,研究不同形貌和结构的杂化纳米材料在电催化析氢方面的应用,探索杂化材料形貌与性能之间的潜在规律。运用多种分析测试技术对制备得到的纳米杂化材料进行表征,并对所制备的MoS_2/CNFs杂化材料的电催化析氢性能(HER)进行研究,研究表明近似皮芯结构的MoS_2/CNFs-10杂化材料的电催化析氢性能最好,初始析氢过电位在220 mV,Tafel斜率为110m V·dec~(-1)。     

球状MoS_2/WO_3复合半导体制备及其对RhB的光催化性能

采用水热法成功制备了MoS_2/WO3复合半导体光催化剂,分别通过SEM、TEM、EDS、XRD、Raman和DRS对催化剂的形貌,组成及结构进行表征,并用BET模型计算比表面积。对比发现球状MoS_2/WO3对罗丹明B(Rh B)的光降解效率明显高于纯WO3、片状MoS_2/WO3复合半导体。针对球状MoS_2/WO3复合半导体,分别研究了MoS_2不同负载量(0.5%,1%,2%,5%,10%)对Rh B光催化降解性能的影响,结果表明MoS_2含量为2%时催化效果最佳。同时,研究了溶液的p H值(p H=1,3,6,7,11)对光催化降解反应活性的影响,结果显示p H=6时降解率最高。当催化剂量增加到1 g·L-1时,30 min后Rh B降解率达到96.6%。球状MoS_2/WO3的瞬态光电流为0.050 6 m A·cm-2,比纯WO3提高了2.4倍。经过5次循环实验,球状MoS_2/WO3复合半导体催化剂仍能保持90%的高降解率。     

SnCuO催化剂上甲烷的催化燃烧性能

 采用双股并流共沉淀法制备了SnCuO系列催化剂，测定了它们对甲烷燃烧反应的催化活性及抗硫中毒性能，并采用XRD，BET，XPS，DTA－TG和FT－IR等技术对催化剂进行了表征．比表面积和活性测试结果表明，SnCuO系列样品的比表面积均大于纯氧化物，其低温催化活性大\r\n大高于纯氧化物．在Sn／Cu原子数比接近1时，其比表面积最大（超过100m2／g）．具有最大比表面积的样品SnCu4和SnCu5的活性最高．进一步测定了SnCu4样品的抗硫中毒性能．结果发现，在500℃下，反应刚开始时甲烷的转化率为98％，随着SO2的不断通入，催化剂的活性逐渐降低，到12h后基本稳定，此时甲烷转化率仅为50％．采用FT－IR和热重分析方法对SnCu4硫中毒的机理进行了研究，发现其中毒原因在于SnCuO系列催化剂中的CuO与SO2反应几乎完全转化为CuSO4，导致催化剂活性降低．     

多级孔结构WO3/ZrO2固体酸催化剂的烷基化催化性能研究

采用复合模板表面活性剂辅助水热法一步合成WO3/ZrO2体系多级孔固体酸催化剂,探讨了煅烧温度对所合成催化剂试样酸强度及酸量的影响,并考察了催化剂针对苯和十二烯的烷基化反应中的催化性能.结果表明,WO3/ZrO2体系催化剂具有较强的酸强度,并且与催化剂的比表面积和晶化程度有密切关系,比表面积的增大和四方相ZrO2的生成能有效地提高催化剂的酸强度.该催化剂具有优良的烷基化反应催化活性和选择性,其中450℃,5h煅烧的WO3/ZrO2催化剂样品酸性最强,其烷基化催化活性和选择性最优.     

Zr改性Ni2P/SBA-15催化剂的制备及其加氢脱氧性能

以正丙醇锆（n）和Zr（SO₄）₂（m）为锆源制备了Zr改性的Ni₂P/ZrO₂-SBA-15（n）和Ni₂P/ZrO₂-SBA-15（m）催化剂,并采用XRD、BET、CO吸附、XPS、NH₃程序升温脱附等手段对催化剂进行了表征。以苯并呋喃（BF）为模型化合物,研究了催化剂加氢脱氧（HDO）性能。结果表明,Zr改性后,形成了新的层状结构的ZrP;Zr的引入有助于生成更多、更小粒径的Ni₂P活性相,催化剂的酸强度和酸量均提高。与正丙醇锆相比,Zr（SO₄）₂为锆源能够获得比表面积大、酸性强、酸量大的催化剂,得到更多的ZrP相、更小粒径的Ni₂P晶粒,暴露更多的Ni活性位点。Ni₂P/ZrO₂-SBA-15（n）和Ni₂P/ZrO₂-SBA-15（m）的BF HDO产率分别为71.5%和85.9%,较Ni₂P/SBA-15分别提高了14.0%和28.4%。催化剂HDO活性、脱氧产物选择性和产率大小顺序为：Ni₂P/ZrO₂-SBA-15（m） > Ni₂P/ZrO₂-SBA-15（n） > Ni₂P/SBA-15。     

稀土掺杂改性对Cu/ZnAl水滑石衍生催化剂甲醇水蒸气重整制氢性能的影响

采用原位合成法在γ-Al_2O_3表面合成了锌铝水滑石,再通过顺次浸渍法制备了一系列掺杂稀土改性的M(M=Y、La、Ce、Sm、Gd)/Cu/Zn Al催化材料,并将其应用于甲醇水蒸气重整制氢反应。探讨了稀土掺杂改性对Cu/Zn Al催化剂催化性能的影响,并采用XRD、SEM-EDS、BET、H2-TPR、XPS和N2O滴定等手段对催化剂进行了表征。结果表明,催化剂的活性与Cu比表面积和催化剂的还原性质密切相关,Cu比表面积越大,还原温度越低,催化活性越高。稀土Ce、Sm、Gd的引入能改善活性组分Cu的分散度、Cu比表面积以及催化剂的还原性质,进而提高催化剂的催化活性。其中,Ce/Cu/Zn Al催化剂表现出最佳的催化活性,在反应温度为250℃时,甲醇转化率达到100%,CO含量为0.39%,相比Cu/Zn Al催化剂,甲醇转化率提高了近40%。     

Co3O4纳米催化剂催化CO的形貌效应：合成过程和催化活性

通过催化剂将CO转化为无毒气体仍然是目前减少CO污染的主要手段.随着纳米技术的快速发展,纳米催化剂因其在催化反应中呈现出的独特结构效应（如形貌效应、尺寸效应等）而受到人们的广泛关注.已有大量研究表明,纳米Co3O4作为一种非贵金属氧化物催化剂具有强烈的催化形貌效应,展现出优异的CO低温催化活性.因此,通过合理的设计来调控催化剂粒子的形貌,从而进一步改善催化剂的性能已成为近年来催化剂领域的重要研究方向.对于Co3O4纳米催化剂的可控制备,水热法具有反应温和、操作简便和产品形貌易控等特点.早期的研究主要围绕于Co3O4形貌的可控合成以及不同形貌Co3O4催化剂对其催化活性产生的影响,较少有对其形貌形成机制的报道.特别是在水热反应中,系统研究各反应参数对催化剂各异形貌的形成影响鲜有报道.
　　本文在前人的研究基础上,重点研究了水热反应过程中各主要反应参数对产品形貌控制的影响,绘制了一副不同形貌Co3O4材料的合成过程图,并研究了Co3O4纳米催化剂催化CO氧化的形貌效应.通过水热法先成功合成了三种不同形貌(纳米棒、纳米片和纳米立方)的碱式碳酸钴纳米粒子,然后将其焙烧得到了Co3O4纳米粒子.采用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM), X射线粉末衍射仪(XRD),程序升温还原(H2-TPR和CO-TPR),氮气吸附-脱附比表面积测试(BET),氧气程序升温脱附(O2-TPD), X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了不同反应参数对纳米碱式碳酸钴前驱体形貌形成的作用和各异形貌Co3O4纳米粒子在催化CO氧化反应中催化性能的差异及原因.
　　结果表明, Co3O4较好地继承了碱式碳酸钴的形貌,在较低温度条件下(≤140°C),钴源(CoCl2或Co(NO3)2)是影响前驱体形貌的关键因素,反应时间只对粒子的尺寸产生较大影响.低温下, CoCl2作为钴源易诱导生产纳米棒状碱式碳酸钴,而Co(NO3)2则有利于纳米片状生成.当温度高于140°C后,无论何种钴源,最终均制得纳米立方体.表面活性剂CTAB对前驱体的均一性和粒子的分散性产生重要影响,加入CTAB后得到的产品尺寸更均一,形貌更加规整.对比于其他两种形貌的样品, Co3O4纳米片显示出更好的CO催化氧化活性.
　　 XPS结果表明,各形貌Co3O4纳米材料的表面组成存在明显差异,活性物种Co3+含量的不同是影响催化活性差异的重要原因. Co3O4纳米片具有更多的Co3+活性位,立方纳米Co3O4表面吸附氧含量较高, Co3O4纳米棒则暴露出相对更多的Co2+.因此,在三种形貌催化剂上CO氧化反应中, Co3O4纳米片表现出最优的催化活性,纳米立方次之,而纳米棒最差. H2-TPR, CO-TPR和O2-TPD等结果也表明, Co3O4纳米片拥有更强的还原性能和脱附氧能力,其次是纳米立方Co3O4.这与XPS结果一致,证实了不同形貌Co3O4纳米催化剂上暴露活性位的数量和表面氧物种的不同是造成彼此间催化CO氧化活性差异的重要原因.此外,通过稳定性测试发现Co3O4纳米片具有较高的催化稳定性,在水蒸气存在的情况下Co3O4纳米片逐渐失活,但随后在干燥条件下其催化活性又逐渐得到恢复.     

铬和硫共掺杂二氧化钛催化剂的制备及其可见光催化性能

以钛酸四丁酯为前驱体,硝酸铬和硫脲为掺杂离子给体,通过溶胶-凝胶法成功制备了纯TiO2、不同浓度的铬掺杂和铬/硫共掺杂TiO2光催化剂.以靛红为目标污染物,进行了可见光催化降解活性测试实验.结果表明,共掺杂催化剂的活性高于未掺杂和单掺杂催化剂.当共掺杂催化剂含0.60%(原子比)的铬,1.2%(原子比)的硫,焙烧温度为500℃时具有最高的光催化降解活性.X射线衍射、N2吸附、X射线光电子能谱和紫外-可见漫反射吸收光谱表征结果显示,共掺杂催化剂为锐钛矿型,具有较高的比表面积,对可见光有较强的吸收能力.共掺杂TiO2具备较高可见光催化活性的原因可能是铬掺杂降低了TiO2的禁带宽度,拓展了可见光吸收区域,而硫掺杂能够维持体系的电荷平衡,增强催化剂对可见光的吸收.     

不同氮源溶剂热合成N-TiO2纳米颗粒及其光催化降解气相苯（英文）

采用三种不同的氮源溶剂热合成了锐钛矿-板钛矿混晶的N-TiO2催化剂.采用X射线衍射、N2吸附-脱附、X射线光电子能谱和透射电子显微镜等手段对催化剂进行了表征.重点研究了不同氮源对催化剂的相组成、晶粒尺寸、微观结构以及比表面积的影响.采用紫外光降解气相苯测试了合成材料的催化活性.结果表明,以水合肼为氮源合成的N-TiO2表现出最优的光催化活性,其活性明显高于P25,且能够循环使用15次以上.采用气相色谱-质谱技术分析了光降解过程的中间产物,基于此提出了相应的降解机理.     

Co_3O_4纳米催化剂催化CO的形貌效应:合成过程和催化活性（英文）

通过催化剂将CO转化为无毒气体仍然是目前减少CO污染的主要手段.随着纳米技术的快速发展,纳米催化剂因其在催化反应中呈现出的独特结构效应(如形貌效应、尺寸效应等)而受到人们的广泛关注.已有大量研究表明,纳米Co_3O_4作为一种非贵金属氧化物催化剂具有强烈的催化形貌效应,展现出优异的CO低温催化活性.因此,通过合理的设计来调控催化剂粒子的形貌,从而进一步改善催化剂的性能已成为近年来催化剂领域的重要研究方向.对于Co_3O_4纳米催化剂的可控制备,水热法具有反应温和、操作简便和产品形貌易控等特点.早期的研究主要围绕于Co_3O_4形貌的可控合成以及不同形貌Co_3O_4催化剂对其催化活性产生的影响,较少有对其形貌形成机制的报道.特别是在水热反应中,系统研究各反应参数对催化剂各异形貌的形成影响鲜有报道.本文在前人的研究基础上,重点研究了水热反应过程中各主要反应参数对产品形貌控制的影响,绘制了一副不同形貌Co_3O_4材料的合成过程图,并研究了Co_3O_4纳米催化剂催化CO氧化的形貌效应.通过水热法先成功合成了三种不同形貌(纳米棒、纳米片和纳米立方)的碱式碳酸钴纳米粒子,然后将其焙烧得到了Co_3O_4纳米粒子.采用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线粉末衍射仪(XRD),程序升温还原(H_2-TPR和CO-TPR),氮气吸附-脱附比表面积测试(BET),氧气程序升温脱附(O2-TPD),X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了不同反应参数对纳米碱式碳酸钴前驱体形貌形成的作用和各异形貌Co_3O_4纳米粒子在催化CO氧化反应中催化性能的差异及原因.结果表明,Co_3O_4较好地继承了碱式碳酸钴的形貌,在较低温度条件下(≤140°C),钴源(CoCl_2或Co(NO3)2)是影响前驱体形貌的关键因素,反应时间只对粒子的尺寸产生较大影响.低温下,CoCl_2作为钴源易诱导生产纳米棒状碱式碳酸钴,而Co(NO3)2则有利于纳米片状生成.当温度高于140°C后,无论何种钴源,最终均制得纳米立方体.表面活性剂CTAB对前驱体的均一性和粒子的分散性产生重要影响,加入CTAB后得到的产品尺寸更均一,形貌更加规整.对比于其他两种形貌的样品,Co_3O_4纳米片显示出更好的CO催化氧化活性.XPS结果表明,各形貌Co_3O_4纳米材料的表面组成存在明显差异,活性物种Co~(3+)含量的不同是影响催化活性差异的重要原因.Co2+3O4纳米片具有更多的Co~(3+)活性位,立方纳米Co_3O_4表面吸附氧含量较高,Co_3O_4纳米棒则暴露出相对更多的Co.因此,在三种形貌催化剂上CO氧化反应中,Co_3O_4纳米片表现出最优的催化活性,纳米立方次之,而纳米棒最差.H2-TPR,CO-TPR和O2-TPD等结果也表明,Co_3O_4纳米片拥有更强的还原性能和脱附氧能力,其次是纳米立方Co_3O_4.这与XPS结果一致,证实了不同形貌Co_3O_4纳米催化剂上暴露活性位的数量和表面氧物种的不同是造成彼此间催化CO氧化活性差异的重要原因.此外,通过稳定性测试发现Co_3O_4纳米片具有较高的催化稳定性,在水蒸气存在的情况下Co_3O_4纳米片逐渐失活,但随后在干燥条件下其催化活性又逐渐得到恢复.     

水热处理对Ni／Al2O3催化剂结构和性能的影响

 探讨了对Ni／Al2O3催化剂进行水热处理以提高其催化活性的可行性，着重研究了水热处理前后催化剂形貌、结构及组成的变化．结果表明，水热处理促进了Ni以网状形式吸附于Al2O3载体表面，提高了催化剂的比表面积和表面的Ni／Al原子比，使甲烷的初始裂解速率明显加快．