臺灣博碩士論文加值系統

本研究以沈澱法製備1% Au/γ-Al2O3觸媒，並進行CO的氧化反應，探討沈澱時的pH值、前處理條件及製備過程中原物料添加順序對觸媒活性的影響。發現適當的鹼添加和前處理，所製得的1% Au/γ-Al2O3觸媒，對CO氧化反應的催化活性與1.5% Au/TiO2參考觸媒相當。
比較不同前處理之鍛燒溫度與鍛燒時間，發現以20% O2 於573K下鍛燒2小時最能提高金觸媒活性。前處理鍛燒溫度不足時，轉化率較低，但經過573K反應測試後轉化率會有上升的現象，顯示觸媒可能因前處理溫度不足而未被完全活化。原物料添加順序中，發現以先將氧化物擔體添加鹼改變懸浮溶液pH值，再將金溶液滴入為最佳。
CO氧化反應動力學分析方面，經由Arrhenius plot顯示1% Au/γ-Al2O3觸媒的活化能約6.1 kcal/mole，在238K~228K之間似乎有轉折現象而非線性，若此轉折現象是存在，則不同溫度範圍活化能分別為11.3 kcal/mole (>243K)及6.3 kcal/mole (<223K)。CO氧化反應於243K、253K與263K下，CO與O2反應級數分別為-1與0.2，1.5% Au/TiO2參考觸媒在此溫度範圍下的反應級數也相同，顯示此級數範圍符合金觸媒Single site L-H反應動力學速率式，但無法確定O2為分解吸附或非分解吸附。
由1% Au/γ-Al2O3觸媒與1.5% Au/TiO2參考觸媒對於CO與O2的吸附行為分析中顯示，自製Au/γ-Al2O3觸媒與Au/TiO2參考觸媒皆有真空下氣體釋放現象，但Au/γ-Al2O3放出量明顯較低，這個真空環境下的氣體釋放現象會干擾吸附行為分析，致使可信度下降。

Alumina-supported gold catalysts were prepared by deposition-precipitation method. The preparation parameters investigated include pH, pretreatment , sequence of raw material addition. The Au/γ-Al2O3 prepared at pH >9.5 became very active for CO oxidation above at 213K after a calcination at 573K for 2h. This activity is similar to the 1.5% Au/TiO2 reference catalyst. With a feed of 1% CO+10% O2 in He, almost 90% of the CO was converted at 298K at CO a space velocity of 21,415 μ mole/g-cat/h. Lower CO oxidation activity was observed, when the calcination temperature reduced to 473K or when a calcination time of 1h was used. Kinetic studies were performed with both 1% Au/γ-Al2O3 and 1.5% Au/TiO2. Both catalysts showed a near -1 order rate dependence on CO and a near 0.2 order rate dependence on O2 between 213K and 253K. This conforms to a single-site Langmuir-Hinshelwood rate model. However, it is not sure whether the O2 was dissociative or nondissociative adsorbed.

沈澱法製備Au/γ-Al2O3觸媒的CO氧化反應動力學分析
目 錄
*中文摘要
*英文摘要
第一章 緒論
1-1 前言…………………………………………………………….1
1-2 觸媒反應動力學分析簡介…………………………………….3
1-3 文獻回顧………….………………...………………..…………5
1-4 研究目的與方法………………………………………………10
第二章 實驗方法
2-1 實驗藥品與氣體
2-1-1 藥品………………………………………………………..14
2-1-2 氣體………………………………………………………..14
2-2 觸媒的製備
2-2-1 氧化物擔體的前處理……………………………………..14
2-2-2 沈澱析出法的製備………………………………………..14
2-2-3 觸媒樣品標示法與性質…………………………………..15
2-3 裝置與儀器…………………………………………………....17
2-4 觸媒的前處理…………………………………………………19
2-5 反應測試………………………………………………………19
2-6 反應活性數據分析方法 ……………………………………..19
第三章 結果與討論
3-1 鹼用量對沈澱法製備觸媒活性的影響………………………20
3-2 原物料添加順序不同對沈澱法製備觸媒活性的影響………28
3-3 前處理條件對觸媒活性的影響………………………………30
3-4 不同前驅物條件對觸媒活性的影響…………………………31
3-5 1%Au/γ-Al2O3的CO氧化反應動力學參數之決定…………37
3-6 1%Au/γ-Al2O3的CO與O2之反應級數………………………42
3-7 Au/γ-Al2O3(E)與1.5%Au/TiO2觸媒表面上的吸附行為……53
第四章 結論………………………..………...........................................70
第五章 參考文獻………………..………...............................................72
圖 目 錄
圖 2-1反應系統裝置圖………………………………………………….18
圖 3-1不同鹼量對Au/γ-Al2O3（E）-YZU觸媒活性之影響…………..23
圖 3-2不同鹼量對Au/γ-Al2O3（E）-YZU觸媒在CO氧化反應之Arrhenius plot……………………………………………………………..24
圖 3-3不同鹼量對Au/γ-Al2O3（S）-YZU觸媒活性之影響………….25
圖 3-4不同鹼量對Au/γ-Al2O3（S）-YZU觸媒在CO氧化反應之Arrhenius plot……………………………………………………………..26
圖 3-5γ-Al2O3擔體不同來源對Au/γ-Al2O3觸媒活性之影響………..27
圖 3-6沈澱法製備過程中金溶液滴入前後對觸媒活性的差異……….32
圖 3-7不同前處理溫度對1%Au/γ-Al2O3(E)觸媒活性的比較………...33
圖 3-8 1% Au/γ-Al2O3(E)-YZU(pH=10.3)觸媒在573K 20%氧氣鍛燒下不同前處理時間對活性的影響………………………………………….34
圖 3-9相同製備法不同前驅物的γ-Al2O3(E)-LIC觸媒對活性的影響..35
圖 3-10a 1%Au/γ-Al2O3(S)觸媒在CO氧化反應之Arrhenius plot……38
圖 3-10b 1.5%Au/TiO2(Ref.)觸媒在CO氧化反應之Arrhenius plot…..39
圖 3-11 1%Au/γ-Al2O3(E)觸媒在CO氧化反應之Arrhenius plot…….40
圖 3-12 1%Au/γ-Al2O3(E)-YZU觸媒在不同溫度下之CO order………46
圖 3-13 1%Au/γ-Al2O3(E)-YZU觸媒在不同溫度下之O2 order……….47圖 3-14 1%Au/γ-Al2O3(S)-YZU觸媒在不同溫度下之CO order………48
圖 3-15 1%Au/γ-Al2O3(S)-YZU觸媒在不同溫度下之O2 order…….…49
圖 3-16 1%Au/γ-Al2O3(E)觸媒在263K對CO的吸附………………….57
圖 3-17 1%Au/γ-Al2O3(E)觸媒在不同溫度下CO物理吸附...................58
圖 3-18 1%Au/γ-Al2O3(E)觸媒在不同溫度下CO化學吸附...................59
圖 3-19 1%Au/γ-Al2O3(E)觸媒在不同溫度下CO化學吸附之Langmuir plot……………………………………………………………...…………60
圖 3-20 1%Au/γ-Al2O3(E)觸媒在263K下之O2 吸附.............................61
圖 3-21 1%Au/γ-Al2O3(E)觸媒在不同溫度下之O2 吸附.......................62
圖 3-22 1% Au/TiO2(Ref.)觸媒在不同溫度下CO的可逆與不可逆吸附………………………………………………………………………….63
圖 3-23 1%Au/TiO2(Ref.)觸媒在不同溫度下之CO物理吸附................64
圖 3-24 1%Au/TiO2(Ref.)觸媒在不同溫度下之CO化學吸附................65
圖 3-25 1%Au/TiO2(Ref.)觸媒在不同溫度下CO 吸附之Langmuir plot……………………………………………………………….………..66
圖 3-26 1%Au/TiO2(Ref.)觸媒在不同溫度下之O2 吸附........................67
圖 3-27 1% Au/γ-Al2O3(E)與1.5 %Au/TiO2(Ref.)觸媒表面之氣體脫附68
表 目 錄
表1-1 不同觸媒催化CO氧化的反應動力學參數……..……………….9
表2-1 金觸媒表示法…………………………………………………….16
表3-1 文獻上各沈澱法之不同製備順序……………………………….29
表3-2 不同1％Au/γ-Al2O3觸媒的CO氧化活性比較…….………..….36
表3-3 不同觸媒在Arrhenius下之Activity energy…………………….41
表3-4 不同觸媒在CO氧化反應之反應級數…………………………..50
表3-5 文獻上不同吸附模式之CO氧化反應速率式…………………..51
表3-6 Au/γ-Al2O3(E)與Au/TiO2(Ref.)觸媒之單層飽和吸附量與吸附平衡常數…………………………………………………………………….69

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