| 钙钛矿的合成及其在甲烷催化燃烧中的应用研究 | |
邹国军
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| Subtype | 博士 |
| Thesis Advisor | 王晓来 |
| 2009-05-22 | |
| Degree Grantor | 中国科学院研究生院 |
| Department | OSSO国家重点实验室 |
| Degree Discipline | 物理化学（含：化学物理） |
| Keyword | 钙钛矿 甲烷 催化燃烧 Perovskite Methane Catalytic Combustion |
| Abstract | 催化燃烧技术能有效提高甲烷燃烧中能源利用效率，并可抑制过程中NOx污染物的产生。作为能源与环保方向的交叉课题，正吸引着众多研究者的目光。催化剂是该技术的核心问题。本文选择具有良好活性与稳定性的锰基钙钛矿为目标催化剂，借鉴当今材料合成的先进技术与理念，建立多种新方法以进一步提高钙钛矿材料在甲烷催化燃烧中的活性与稳定性；进一步总结了全部工作，系统的分析催化剂的各种信息之间的有机联系，提出了一种可信的钙钛矿催化作用机理。研究工作主要集中在以下几个方面： (1)建立了一种以油酸为相转移剂，水油液-液两相法合成LaMnO3催化剂的合成新方法。研究发现，该方法能有效的使用H2O2对前体中Mn的价态进行调节，这种调节导致了催化剂显示出部分取代型钙钛矿的性能，并进一步影响催化剂的活性。 (2)建立了一种基于固-液相变合成LaMnO3催化剂的合成新方法。该方法具有液相反应与固相反应的双重特征，并且过程中前体颗粒的生长呈现出特殊的模式，导致催化材料具有纳米-微米二级结构。这种特殊结构使得催化剂具有良好的活性，中低温范围内良好的热稳定性。进一步的研究表明，该方法是一种廉价制备复合氧化物的普适性方法，合成的材料具有完美的晶相、超高比表面、低堆密度、高催化性能等突出特征。 (3)建立了一种基于配体配合分散金属离子并进一步与气体反应的固-气合成方法。该方法能有效的分散目标材料的多种前驱体，并进行较高温度较长时间的老化，合成的LaMnO3催化剂表现出突出的活性与热稳定性，700°C与1000°C焙烧的该材料比表面分别为51.6与9.1 m2g-1，接近常规方法制备材料的3倍，相应的甲烷完全转化温度降低了50°C与170°C以上。而且该方法可以被用于制备负载型的钙钛矿催化剂。 (4)使用两步沉淀法与反相浸渍法在LaMnO3催化剂表面富集抗烧结的金属氧化物。研究发现，表面负载远低于单层分散量的金属氧化物导致催化剂性能的小幅下降，但可以较大幅度的提高催化剂的热稳定性。而且浸渍方法与负载量对催化性能影响较大，而金属氧化物(CeO2除外)自身的性能则影响较小。当负载CeO2时，表现出该氧化物与LaMnO3的表面活性位有一定的协同作用。 (5)在700°C这一较低的温度成功合成了Ruddlesden-Popper型层状钙钛矿La3Mn2O7与LaSr2Mn2O7。这一类新型材料具有LaMnO3钙钛矿材料难以比拟的高催化活性与高热稳定性。从催化剂的结构和作用机理看，该催化剂可能成为一种高性能的钙钛矿替代材料。 (6)在甲烷催化燃烧中，晶格氧的传输是影响钙钛矿活性的关键因素。 |
| Subject Area | 多相催化 |
| Funding Project | 多相选择氧化研究组 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/1746 |
| Collection | 羰基合成与选择氧化国家重点实验室（OSSO） |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 邹国军. 钙钛矿的合成及其在甲烷催化燃烧中的应用研究[D]. 中国科学院研究生院,2009. |
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| 200918邹国军.pdf（3062KB） | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Application Full Text | |||
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