Co3O4纳米催化剂催化CO的形貌效应：合成过程和催化活性

编号：NMJS06231

篇名：Co3O4纳米催化剂催化CO的形貌效应：合成过程和催化活性

作者：曾良鹏[1,2] ;李孔斋[1,2] ;黄樊[1,2] ;祝星[1,2] ;李宏程[1,2]

关键词：四氧化三钴纳米催化剂 合成过程地图 形貌效应 催化活性 一氧化碳氧化

机构： [1]昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室,云南昆明650093; [2]昆明理工大学冶金与能源工程学院,云南昆明650093

摘要： 通过催化剂将CO转化为无毒气体仍然是目前减少CO污染的主要手段.随着纳米技术的快速发展,纳米催化剂因其在催化反应中呈现出的独特结构效应（如形貌效应、尺寸效应等）而受到人们的广泛关注.已有大量研究表明,纳米Co3O4作为一种非贵金属氧化物催化剂具有强烈的催化形貌效应,展现出优异的CO低温催化活性.因此,通过合理的设计来调控催化剂粒子的形貌,从而进一步改善催化剂的性能已成为近年来催化剂领域的重要研究方向.对于Co3O4纳米催化剂的可控制备,水热法具有反应温和、操作简便和产品形貌易控等特点.早期的研究主要围绕于Co3O4形貌的可控合成以及不同形貌Co3O4催化剂对其催化活性产生的影响,较少有对其形貌形成机制的报道.特别是在水热反应中,系统研究各反应参数对催化剂各异形貌的形成影响鲜有报道.本文在前人的研究基础上,重点研究了水热反应过程中各主要反应参数对产品形貌控制的影响,绘制了一副不同形貌Co3O4材料的合成过程图,并研究了Co3O4纳米催化剂催化CO氧化的形貌效应.通过水热法先成功合成了三种不同形貌（纳米棒、纳米片和纳米立方）的碱式碳酸钴纳米粒子,然后将其焙烧得到了Co3O4纳米粒子.采用扫描电子显微镜（SEM）,透射电子显微镜（TEM）,X射线粉末衍射仪（XRD）,程序升温还原（H2-TPR和CO-TPR）,氮气吸附-脱附比表面积测试（BET）,氧气程序升温脱附（O2-TPD）,X射线光电子能谱（XPS）等表征手段研究了不同反应参数对纳米碱式碳酸钴前驱体形貌形成的作用和各异形貌Co3O4纳米粒子在催化CO氧化反应中催化性能的差异及原因.结果表明,Co3O4较好地继承了碱式碳酸钴的形貌,在较低温度条件下（≤140°C）,钴源（CoCl2或Co（NO3）2）是影响前驱体形貌的关键因素,反应时间只对粒子的尺寸产生较大影响.低温下,CoCl2作�