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学科主题物理化学
纳米催化中的形貌效应:Co3O4纳米棒催化CO低温氧化
解晓伟
2000-12-31
导师申文杰
专业物理化学
授予单位中国科学院研究生院
学位博士
英文摘要纳米材料的性能由其电子结构决定,而电子结构依赖于材料的晶体结构和晶体尺寸。一直以来纳米催化的研究主要集中在催化剂粒子大小对催化性能的影响,即纳米催化的尺寸效应。近几年,新形貌和结构的纳米材料的快速发展促进了催化材料的发展,使制备暴露较多活性晶面的材料改善其催化性能成为可能,即纳米催化的形貌效应。 本论文通过制备条件的优化可控地合成了Co3O4纳米棒和纳米粒子。详细考察了乙二醇调节的钴氢氧化物碳酸盐前驱体和氧化物的形成机理。在160 ℃合成,乙二醇改变结晶聚集方式并且在结构中引入醋酸根形成棒状的钴氢氧化物碳酸盐。分解该前驱体得到了平均直径约10 nm,长度为200-300 nm的Co3O4纳米棒。在80 ℃,制备了平均尺寸为10-30 nm的Co3O4纳米粒子。 Co3O4纳米棒在-77 ℃可实现CO完全转化,而相应的纳米粒子转化率大约在10-30 %。动力学测试证明Co3O4纳米棒的活性大约是纳米粒子10倍。HRTEM分析发现,Co3O4纳米棒是沿[110]方向生长,由两个{001}晶面和四个{110}晶面组成。Co3O4纳米粒子为削角八面体,由八个{111}和六个{001}平面组成。由于纳米棒优先暴露{110}晶面,表面富集对CO氧化活泼的Co3+活性位,而传统的纳米粒子只暴露富集不活泼的Co2+的{001}和{111}晶面,所以纳米棒的CO氧化性能远高于传统的Co3O4纳米粒子。模拟汽车尾气条件下,Co3O4纳米棒对CO和C3H8的氧化表现出良好的活性和稳定性。这一研究表明对催化材料的形貌控制可以优先暴露催化活性位,为开发高性能的金属氧化物催化剂提供了新的途径。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://cas-ir.dicp.ac.cn/handle/321008/115115
专题中国科学院大连化学物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
解晓伟. 纳米催化中的形貌效应:Co3O4纳米棒催化CO低温氧化[D]. 中国科学院研究生院,2000.
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