纳米TiO2催化剂CO2催化加氢的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 陈术清 |
| 学位类别 | 理学硕士 |
| 答辩日期 | 2014-05-22 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 导师 | 吕功烜 |
| 关键词 | 光催化 CO2加氢 甲烷化 CO Photo catalytic CO2 hydrogenation Methanation |
| 学位专业 | 物理化学 |
| 中文摘要 | 二氧化碳作为最廉价和丰富的碳资源，如何将其转化利用，是近年来催化领域的新热点。通过二氧化碳加氢可合成CO、CH4等产物，这些物质既是主要的化工产品，又是重要的能源载体，因而具有良好的应用前景。目前对二氧化碳催化加氢反应的机理还缺乏统一认识，反应条件如光照和加热对催化剂活性以及产物选择性的影响少有人研究。本文用浸渍法制备了系列Pt负载的TiO2(P25) 和TiO2(HT)(模板水热法制备)催化剂，系列Ru负载的 TiO2(P25)催化剂，考察了它们在光照和加热条件下催化CO2加氢性能，讨论了反应条件对产物选择性以及催化剂活性的影响，并比较了 Pt/TiO2(HT) 与Pt/TiO2(P25)催化剂活性、不同条件产物选择性的差异，对催化剂进行详细的表征，取得如下结果： 1. Pt/TiO2(P25) 和 Pt/TiO2(HT)催化剂在加热条件下，可以将CO2转化成CO和CH4，其中在低温条件下CO是主要产物，提高反应温度可以提高CH4的选择性，而在光照条件下CH4是唯一产物。结合活性数据和表征结果，发现光照和加热条件下，反应规律不同。在光照条件下光激发电子被Pt捕获还原催化剂表面吸附的羰基物种，再经由甲酸中间体生成甲烷；而在加热条件下，Pt活化氢气为氢原子，然后氢原子还原吸附在催化剂表面的羰基物种生成 CO，CO加氢生成CH4。 2. Pt/TiO2(P25)和Pt/TiO2(HT) 催化剂在光照条件下均具有催化活性，催化剂活性和选择性随 Pt 负载量、光照条件变化而变化，两种催化剂表现出相似的规律，表明二者之间反应途径和反应机理相同。然而相同条件下，Pt/TiO2 (HT) 催化剂催化活性较差。分析表明差别是由载体的光吸收能力、晶形以及杂质含量不同导致的。 3. 考察Ru/TiO2催化剂上CO2与H2的反应，发现光照和升温都可以引发显著的甲烷化反应。结果表明，在加热条件下CH4为主要产物，CO是副产物。随着反应温度的升高，CO 的选择性逐渐增加。随着Ru担载量的增加，CH4选择性先增加后降低，1.5% Ru/TiO2催化剂的CH4选择性最高。而光照条件下，CH4是唯一的产物。结合XRD、XPS和N2吸附-脱附等表征结果，本文发现CO2与H2在光照和加热条件下反应机制不同。在光照条件下，光激发电子首先被金属Ru捕获，进而将吸附在金属Ru上的CO2还原，活性物种经由RuC中间体形成CH4。而加热条件下，H2先被Ru活化成氢原子，氢原子还原吸附在催化剂表面的CO2，反应物种经历RuC中间体生成CH4。虽然在两种反应条件下经历相同的中间体，但是中间体的形成路径不同，即反应物CO被活化的方式不同，因而产物分布不同。 |
| 学科主题 | 物理化学与绿色催化 |
| 公开日期 | 2014-11-24 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/6774]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_OSSO国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 陈术清. 纳米TiO2催化剂CO2催化加氢的研究[D]. 中国科学院大学. 2014. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
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