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采用XRD、BET、Raman、XPS、TPR、FT—IR等多种表征手段对CuO和WO3负载在铈锆固溶体上的分散、还原等行为进行了研究。考察了CuO,改性组分WO3和铈锆固溶体载体之间的表面相互作用,以及载体中铈锆比例变化和改性剂WO3的加入对该催化剂催化性能的影响,并结合“嵌入模型”讨论了相关的实验结果。本文主要包括以下内容:
1.CuO负载在WO3改性的Ce0.5Zr0.502上的性质研究
WO3能够高度分散在Ce0.5Zr0.502固溶体表面,其分散容量大约是0.8mmol/100m2。分散的W6+离子处于表面七配位的环境,并且W物种优先与载体表面的Ce物种作用。
CuO直接负载在Ce0.5Zr0.502固溶体上时,分散的Cu2+离子处于五配位结构;CuO负载在半单层WO3改性过后的固溶体上时,部分Cu2+离子分散在载体表面上未被覆盖的空位中,另一部分Cu2+离子分散在改性的WO3表面;对于满单层WO3改性的样品,Cu2+离子全部分散在改性的WO3单层上,此时Cu2+离子处于四配位结构。配位环境的不同导致分散的CuO的还原发生了变化。此外,当预负载的WO3含量达到一定程度时,其形成的阻隔作用也会影响晶相CuO的还原。
2.CuO负载在CexZr1-xO2和WO3/CexZr1-xO2上的性质研究CuO/CexZr1-xO2系列催化剂中随着载体Ce/Zr比值的变化,负载的CuO在分散、还原、CO吸附以及低温CO完全氧化催化反应中显现出不同的性质。导致这种结果出现的原因可能是随着载体中Ce/Zr比值的变化,CuO与载体之间的相互作用强度和分散态铜物种的配位环境发生改变所致。
对于CuO/WO3/CexZr1-xO2催化剂,相比于原载体CexZr1-xO2,改性的WO3密置单层对负载的CuO性质影响更大。WO3密置单层可以阻隔原来CuO与CexZr1-xO2之间的相互作用,负载的CuO主要分散在已分散的WO3单层上,其各种催化性质不再受载体中Ce/Zr比例变化的影响。