γ型氧化铝纳米管的合成及NO催化分解性能研究

论文摘要

氧化铝纳米管作为一种新型材料,由于其表面的电子结构和晶体结构发生了较大的变化,表现出纳米材料所特有的小尺寸效应、表面效应、量子效应以及宏观量子隧道效应等特殊性能,被广泛应用于电子、化工、医药、机械、航天航空、冶金等领域,特别有望在催化领域作为催化剂或载体得以应用并在催化领域带来新的活力与生机。本文以AlCl3·6H2O为铝源,十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板剂,在水热体系中通过控制反应温度与时间合成了γ-Al2O3纳米管,并采用X-射线衍射、氮吸附、透射电子显微镜对合成的纳米管进行表征。结果表明,经煅烧并用盐酸处理后,即可得具有高比表面积的γ-Al2O3纳米管。其后,以此为载体,通过等体积浸渍法制备出不同Cu含量的催化剂,考察了载体、氧气浓度、二氧化硫、反应条件等在NO催化分解中对催化性能的影响并对机理进行简要的分析。结果表明,当氧化铝纳米管表面负载Cu的量为7 %时为最佳,其催化性能随温度的升高而增强,并且在600℃达到最大;在低温时,纳米Cu-γ-Al2O3催化剂显示出比Al2O3催化剂更高的催化活性;少量的O2（0.25﹪）对纳米Cu-γ-Al2O3催化活性没有太大的影响,而当O2含量高于0.25﹪时催化剂的活性随着O2浓度的增加而迅速降低;当反应体系中通入SO2时,纳米Cu-γ-Al2O3显示出了一定的抗硫性能。总之,本文主要利用软模板法合成了具有高比表面积且半径较均一的氧化铝纳米管,并研究了负载Cu的催化剂在NO分解中的催化性能。研究结果在环境治理方面具有较大的现实意义,特别有望在脱硝反应中得以广泛的应用并带来新的希望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述与选题意义
• 1.1 纳米管的发展现状
• 1.2 纳米管的合成方法
• 1.2.1 模板合成法
• 1.2.2 高温合成法
• 1.2.2.1 层状化合物的高温合成
• 1.2.2.2 非层状化合物的VLS 机理
• 1.3 纳米管的形成机理
• 1.3.1 片状物卷曲形成
• 1.3.2 凹陷加深形成
• 1.3.3 棒状物表面吸附生长形成
• 1.4 纳米管的常用表征手段
• 1.4.1 气体吸附方法
• 1.4.2 X-射线衍射技术
• 1.4.3 电镜技术
• 1.4.4 热分析-质谱联用仪
• 1.4.5 光谱分析
• 1.4.6 酸的性质测定
• 1.4.7 元素分析
• 1.5 氮氧化物的污染现状
• 1.5.1 氮氧化合物对环境和人类健康的影响
• 1.5.2 氮氧化物的治理方法
• 1.6 选题目的和意义
• 1.7 主要研究内容
• 参考文献
• 第二章 γ 型氧化铝纳米管的实验制备
• 2.1 试验仪器与试剂
• 2.2 氧化铝纳米管制备的实验步骤
• 第三章 γ 型氧化铝纳米管的表征及讨论
• 3.1 本实验所用表征方法简要介绍
• 3.1.1 X-射线衍射（XRD）的测试
• 3.1.2 扫描电镜（SEM）的测试
• 3.1.3 红外光谱的测试
• 3.1.4 吸附容量的测试
• 3.1.5 酸的性质测定（NH3-TPD）
• 3.2 纳米管表征结果与讨论
• 3.2.1 纳米管各种表征图
• 3.2.2 纳米管各种表征图分析
• 3.3 本章小结
• 参考文献
• 第四章 γ 型氧化铝纳米管在 NO 催化分解中的催化性能研究
• 4.1 催化剂的制备
• 4.2 催化剂活性评价
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 Cu 交换量的影响
• 4.3.2 载体的影响
• 4.3.3 氧气浓度的影响
• 4.3.4 抗硫性能的研究
• 4.3.5 XRD 表征结果
• 参考文献
• 第五章 结论、创新点和今后工作的展望
• 5.1 论文的结论
• 5.2 论文的创新点
• 5.3 研究工作的展望
• 致谢
• 硕士期间发表论文