稀土掺杂对氯化氢氧化制氯气CuO-CeO2-SiO2催化剂结构和性能的影响.pdf

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1、物理化学学~E(WuliHuaxueXuebao1JuneActa．一C．Sin．2015，31(6)，1153-1161l153[Article]doi：10．3866／PKU．WHXB201504145www．whxb．pku．edu．cn稀土掺杂对氯化氢氧化制氯气CuO-CeO2．SiO2催化剂结构和性能的影响谢兴星费兆阳，邹冲李郑州陈献汤吉海崔咪芬乔旭，(‘南京工业大学材料化学工程国家重点实验室，南京210009；南京工业大学化学化工学院，南京210009)摘要：采用模板法制备了CuO-CeO-SiO和稀土掺杂的

2、CuO·CeMo，O：一SiOz(M=La，Pr,Nd)催化剂．运用X射线衍射(XRD)，N吸附．脱附，透射电镜(TEM)，拉曼(Raman)光谱，×射线光电子能谱(XPS)和氢气一程序升温还原(H．TPR)等手段对催化剂的结构进行表征，并考察稀土掺杂对氯化氢催化氧化制氯气性能的影响．结果表明，稀土掺杂进入CeO晶格中形成良好的固溶体结构，获得更小的晶粒尺寸和更高的比表面积，并且显著提高了固溶体的表面氧空位浓度．稀土掺杂显著影响了催化剂的氯化氢催化氧化活性，活性顺序为：CuO．CeLa。，O．SiO：>CuO．Ce。。N

3、dO一SiO>CuO-Ceo。Pro，Oz-SiO>CuO—CeO一SiO，固溶体氧空位浓度的高低与氯化氢氧化活性直接相关．通过与Ce。。M。，O：-SiO催化剂的结构和性能的对比，发现氧空位浓度的提高并不能增强在固溶体表面发生的氯化氢氧化反应．动力学测试显示，稀土掺杂后，氧分子的吸附成为反应过程的决速步骤．但在ⅥO：)：ⅥHCI)=I条件下，更高的氧空位浓度导致了固溶体更低的氯化氢氧化反应速率．结合机理分析认为，CuO．Ce。。M。O．SiO催化剂更高的氧空位浓度增强了固溶体表面的“氧溢流”，加快了氯化氢氧化的整体反应

4、速率，这是CuO—CeMO-SiO具备高活性的关键．关键词：稀土；铈铜复合氧化物：氯化氢：催化氧化；氯气；氧空位中图分类号：0643EfectsofRare—EarthAdditivesonStructuresandPerformancesofCuO·CeO2-SiO2CatalystsforRecyclingCl2frOmHClOxidationXIEXing—Xing’一FEIZhao—Yang’r，ZOUChong’。LIZheng—Zhou’，CHENXian1-ANGJi．HalCUIM．-FenQIAOXu，

5、’(StateKeyLaboratoryofMaterials—OrientedChemicalEngineering,NanjingTeehUniversity,Nanjing210009,PR．China；CollegeofChemistryandChemicalEngineering,NanjingTeehUniversity,Nanjing210009,R．China、Abstract：CuO—CeO=-Si02andrare—earth—dopedCuO—Ce09MD-

6、02-SiO2(M=La，Pr,Nd)c

7、atalystsforrecyclingChfr0mHCIoxidationwerepreparedbyatemplatemethod．usingactivatedcarbonasahardtemplate．ThecatalyststructuresweredeterminedusingX-raydiffraction(XRD)，N2adsorption-desorption，transmissionelectronmicroscopy(TEM)，Ramanspectroscopy,X-rayphotoelectrons

8、pectroscopy(XPS)，andH2temperature—programmedreduction(H2-TPR)．Thecatalyticperformanceswerealsoinvestigated．TheresultsshowedthatReceived：December23，2014；Revised：April14，2015；PublishedonWeb：April14，2015．‘Correspondingauthors．FEIZhao-Yang，Email：zhaoyangfei@njtech．ed

9、u．cn；Tel：+86—25·83587168．QIAOXu，Email：qct@njtech．edu．cn；Tel：+86—25．83172298．TheprojectwassupportedbytheNationalKeyTechnologyResearchandDevelopmentProgramoftheM