收藏本站
《天津大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

辉光放电和射频放电等离子体制备Pd催化剂及性能研究

李亚男  
【摘要】:本博士论文利用辉光放电等离子体和射频放电等离子体技术研究了负载Pd金属催化剂的还原与改性效应。制备和表征的催化剂包括双金属Pd-M/HZSM-5(M= Ni, Co, Cu, Ag)催化剂体系、Pd/TiO_2催化剂体系和Pd/Al_2O_3催化剂体系,考察的催化反应涵盖了甲烷催化燃烧反应及乙炔催化加氢反应。为了对催化剂及催化过程进行全面的表征,本论文使用了N2物理吸附(N2 sorption)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、原位X射线衍射(in situ XRD)、透射红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热(H_2-DSC)、透射电子显微镜(TEM)、H_2化学吸附(H_2 chemisorption)、H_2程序升温脱附(H_2-TPD)、CO吸附的漫反射红外光谱(CO-DRIFT)、C_2H_4低温程序升温脱附(C_2H_4-SAT-TPD)等实验手段。 为了从结构和理论角度进一步研究等离子体对负载型Pd催化剂还原及改性作用,我们利用密度泛函理论对等离子体改性后的TiO_2与金属Pd之间的作用及乙烯的吸附模型进行了系统的研究。与此同时,从水合电子的角度对负载型Pd催化剂上的金属盐前驱体的还原过程机理也进行了系统的研究。 利用Ar辉光放电等离子体还原技术和传统等体积浸渍相结合的方法,成功地制备了一系列Pd基双金属Pd-M/HZSM-5(M= Ni, Co, Cu, Ag)催化剂。一系列表征证明了辉光放电等离子体过程不但不会破坏载体HZSM-5的微孔骨架结构,还可以有效地还原催化剂表面的双金属物种,改善催化剂表面的PdO颗粒分散度和稳定性,提高催化剂样品在甲烷催化燃烧反应中的低温催化活性和稳定性。辉光放电等离子体能显著增强催化剂上活性组分PdO与载体之间的相互作用,在反应过程中没有发生PdO的团聚烧结和向金属态Pd的还原。对比四种Pd基双金属催化剂,Pd-Ag/HZSM-5样品的初始反应活性、稳态反应活性和20 h的稳定性表现最好。 利用H_2、Ar和O_2放电射频等离子体处理Pd/TiO_2催化剂,并对催化剂的表面性质作了较为全面的研究。H_2放电等离子体处理过程的还原效果优于Ar放电处理,并且处理后的Pd/TiO_2催化剂更容易引入金属活性组分与载体TiO_2的强相互作用(SMSI),降低Pd对C_2H_4和H_2的吸附能力,在乙炔催化加氢反应中获得了较好的选择性。O_2放电等离子体处理可以增强Pd/TiO_2催化剂表面的钯前驱体物种与载体之间的相互作用(MPSI),当经过200°C的H_2还原后,催化剂表面也产生了较强的金属—载体相互作用,提高了催化剂的催化反应性能,使Pd/TiO_2-OP表现出最佳的催化反应活性和乙烯选择性。利用密度泛函的计算工具,我们进一步验证了实验表征的结果。 H_2、Ar和O_2放电等离子体处理使Pd/Al_2O_3催化剂表面的Pd分散度都得到了很大提高,Pd颗粒粒径变小。经过O_2放电等离子体处理后,金属前驱体和载体之间的相互作用增强。由于经过H_2放电等离子体处理的Pd/Al_2O_3上吸附的C_2H_4更容易发生脱附,因此在反应评价中的反应活性和选择性综合表现最好。 利用密度泛函理论研究了水合电子团簇[(H_2O)n]-(n=1-6),水合离子团簇[Pd(H_2O)n]~(2+)(n=1-6)及水合电子还原Pd~(2+)的过程。当具有高还原性的水合电子与钯离子Pd~(2+)发生还原反应时,Pd~(2+)首先与水分子发生水合化得到水合离子[Pd(H_2O)_4]~(2+)团簇,再通过水合电子的还原作用得到[Pd(H_2O)_4] ,即:[Pd(H_2O)_4]~(2+)→[Pd(H_2O)_4]+→[Pd(H_2O)_4]。通过对还原反应能量的计算,我们进一步验证了等离子体放电条件下产生具有高还原性的水合电子可以还原金属Pd~(2+),并且所放出的热量提供了进一步还原反应所需要克服的能垒,因此等离子体还原过程一旦激发后可以在室温下顺利进行直至将离子还原为金属态。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:O643.36

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 籍延超;;氮含量对加氢工艺的影响[J];民营科技;2011年08期
2 刘仁龙;吕汉清;李国云;邬旭宏;谢银银;杜军;;负载型V_2O_5-WO_3/TiO_2/堇青石脱硝催化剂的研制及性能[J];武汉理工大学学报;2011年07期
3 姜艳;王继锋;孙晓艳;王少军;;焙烧温度对含硫前体NiMoS加氢裂化催化剂反应性能的影响[J];石油炼制与化工;2011年06期
4 蔡建信;刘金聚;李凝;陈俭省;;NiO-Zr_xCe_(1-x)O_2催化剂的制备及其性能[J];桂林理工大学学报;2011年02期
5 ;SEPC沙特新建石化联合体将正式投产[J];精细石油化工进展;2011年04期
6 唐亮;邵芸;万海勤;许昭怡;郑寿荣;;嫁接法制备Ni/SBA-15催化剂的催化氯苯加氢脱氯[J];无机化学学报;2011年09期
7 段标标;隋铭皓;;多相催化臭氧氧化技术机理研究进展[J];四川环境;2011年03期
8 晏萍;罗建中;陈志航;唐志雄;岑超平;;中低温条件下选择性催化NO_x还原的研究进展[J];化工进展;2011年08期
9 雷海琴;朱春华;陈家富;朱新宝;;SO_4~(2-)/TiO_2 催化合成甲基丙烯酸甲氧基乙酯[J];化学反应工程与工艺;2010年01期
10 戴红;宁远涛;;Pd的氧化与表面状态[J];稀有金属材料与工程;2011年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 许韵华;晋丽叶;陈敏;王永生;朱红;;质子交换膜燃料电池抗CO催化剂PtRu/C的研究[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛(交通运输工程学科)论文集(下册)[C];2005年
2 盖帅;徐永强;刘晨光;;硅胶键合有机磺酸催化剂的制备与表征[A];中国石油学会第六届石油炼制学术年会论文集[C];2010年
3 蒋树斌;;污染物治理技术进展[A];中国工程物理研究院科技年报(2010年版)[C];2011年
4 庞新梅;钱锦华;高雄厚;;渣油催化裂化催化剂技术最新进展[A];甘肃省化学会成立六十周年学术报告会暨二十三届年会论文集[C];2003年
5 李林;王晓东;王爱琴;张万生;张涛;;Mo_2C催化剂的吸附量热研究[A];中国化学会第十三届全国化学热力学和热分析学术会议论文摘要集[C];2006年
6 靳凤英;王祥生;袁景利;龙化云;杨晓宇;陈立东;郭新闻;;有机酸改性的CoMo/HZSM-5催化剂的加氢脱硫活性[A];第十五届全国分子筛学术大会论文集[C];2009年
7 安立敦;;负载型纳米金催化剂投入工业生产[A];第七届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2010年
8 周晓奇;;加氢脱硫催化剂及其新进展[A];第三届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2006年
9 杨勇;杜阳;王和义;;无机载体疏水催化剂研制[A];中国工程物理研究院科技年报(2008年版)[C];2009年
10 欧阳平;姚金华;陈国需;李华峰;;摩擦催化反应中机械摩擦作用对催化剂的影响[A];第四届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李建会;美国铜企业———菲尔普斯道奇公司[N];中国有色金属报;2002年
2 王萌 蔡德山;青涩PD用药市场慢热[N];医药经济报;2010年
3 赵亚辉;李灿:“催化”人生[N];人民日报;2004年
4 武益民 杨长华;铜价上升有待时日[N];国际经贸消息;2001年
5 记者应庆;李灿院士获今年何梁何利进步奖[N];中国医药报;2005年
6 武益民 杨长华;道奇减产对铜市的影响[N];中国有色金属报;2001年
7 苛卫;二氧化碳变塑料[N];中国石油报;2003年
8 本报记者 张佳星;表面化学:我们身边的科学[N];科技日报;2007年
9 记者 吴苡婷;书写“水变氢”的传奇[N];上海科技报;2011年
10 潘治;他的研究“深入浅出”,至少能帮人理解“铁为什么会生锈”[N];新华每日电讯;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 褚睿智;微波辐射下耐硫型Pd催化剂的可控制备及在一步法合成二甲醚中的应用[D];中国矿业大学;2010年
2 金中豪;负载型Pd催化剂的制备及催化加氢脱氯和还原烷基化过程的研究[D];华东理工大学;2010年
3 赵波;富铈基铈锆复合氧化物材料的制备及其负载单Pd催化剂三效催化性能的研究[D];浙江大学;2011年
4 卢文新;纳米碳纤维生长速率及形态调控[D];华东理工大学;2010年
5 黄辉;脂肪酸甲酯加氢制脂肪醇Cu/Zn催化剂的失活机理研究[D];华东理工大学;2011年
6 王文举;Ni催化剂催化乙醇重整制氢的研究[D];天津大学;2009年
7 陈鸿庆;乙醇重整制氢Ir-La催化剂设计及微反性能优化[D];华南理工大学;2010年
8 姜烨;钛基SCR催化剂及其钾、铅中毒机理研究[D];浙江大学;2010年
9 张安杰;Ni基催化剂上甲烷二氧化碳重整制合成气的研究[D];大连理工大学;2011年
10 丁保宏;新型载体SiO_2-TiO_2-ZrO_2载负MoP催化剂的制备、表征及加氢精制性能[D];华东师范大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 牛卫永;高活性Pd催化剂应用于乙二醛选择性氧化生成乙醛酸的研究[D];上海师范大学;2011年
2 卫婷;纳米Pd催化剂的制备、表征及CO氧化反应活性[D];北京工业大学;2010年
3 王玉东;负载Pd催化剂上丙烯选择还原NO的研究[D];上海交通大学;2010年
4 张淑贤;碳纳米管负载Pd基复合阳极催化剂的性能研究[D];山西大学;2010年
5 李正启;橡胶防老剂4020合成工艺的研究[D];华东理工大学;2012年
6 杨燕萍;Ni/TiO_2-SiO_2催化剂的制备、表征及顺酐加氢性能研究[D];山西大学;2011年
7 彭神风;烟气脱硝SCR催化剂的性能研究[D];华东理工大学;2012年
8 刘树森;甲醇液相氧化羰基化Cu-Si-Ti基催化剂的研究[D];太原理工大学;2010年
9 庄永涛;柴油车尾气净化蜂窝状Fe-Mo/ZSM-5催化剂的试验研究[D];太原理工大学;2010年
10 刘艳霞;纳米金催化剂室温氧化CO及其再生研究[D];大连理工大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026