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研究生:傅婉婷
研究生(外文):Wan-Ting Fu
論文名稱:氯殘留對Au/γ-Al2O3觸媒在CO氧化反應特性之影響
論文名稱(外文):Effects of residual chlorine and acidity on the CO oxidation over the Au/γ-Al2O3 prepared by impregnation
指導教授:林昇佃
學位類別:碩士
校院名稱:元智大學
系所名稱:化學工程與材料科學學系
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:92
中文關鍵詞:含浸法
外文關鍵詞:gold catalystimpregnationacidity
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含浸法製備的Au/γ-Al2O3觸媒活性較沈澱法觸媒差,本研究測試利用高溫氫氣處理法和濕式鹼處理法兩種前處理法,來改善觸媒的活性。在高溫氫氣處理法部分,在氫氣773-1273K溫度下處理,對觸媒活性沒有明顯改善,將反應後觸媒測試pH值皆呈現酸性,由DRIFTS分析發現CO吸附在金氧化物上,因此推測高溫氫氣還原沒辦法將金完全還原出來;而在濕式鹼處理法中,先前本實驗室發現低活性的含浸法觸媒可以用鹼液浸泡來提升活性,進一步探討以NaBH4溶液的處理,發現鹼當量數在OH-/Au=4.5時,可以有效提升觸媒活性。較低或較高當量數的鹼溶液處理後觸媒的觸媒活性較低,但仍優於未經鹼處理觸媒的活性,而活化後觸媒的pH值皆高於處理前的觸媒。
若將經過773K氫氣還原處理的觸媒再以濕式鹼處理進行觸媒改質,活性也有顯著提高。反應後觸媒與將觸媒用去離子水均勻混合後的pH值有提升,而鹼處理後的活化,若再以含浸方式,添加HCl或HNO3,活性有明顯的下降,測試pH值皆成酸性。XANES測試如發現在white-line的部分,添加HCl或HNO3的觸媒均有提高,表示Au電子密度降低,推測為擔體表面酸性所導致;而DRITS則發現,添加HCl或HNO3的觸媒,在CO吸附在supoort的位置上有藍移現象,表示support呈現酸性。因此,證實表面酸性也是影響觸媒活性的因素之一。
若將不同前處理的觸媒測試pH值,在高溫氫氣前處理的觸媒呈酸性,濕式處理法的觸媒呈鹼性,比較兩者的活性,濕式鹼處理的觸媒活性優於高溫氫氣處理。把濕式鹼處理後鍛燒的觸媒再加入HCl,觸媒呈現酸性,活性也相對降低。因此,觸媒呈現在pH=7-8時,會有較好的活性。
An incipient-wetness impregnation method results in a less active Au/γ-Al2O3 catalyst than a deposition-precipitation method. In this study, we tried to enhance the CO oxidation activity of the Au/γ-Al2O3 prepared by an incipient wetness method via treatment with H2 at high temperature (HTR) and/or treatment using excess basic solution. The HTR treatment was not successful even with a reduction temperature as high as 1273 K. DRIFTS analysis indicates that CO adsorbed on partially oxidized Au sites. The acidity of catalysts after HTR was examined and all of them were acidic. On the other hand, a wet treatment with basic solution successfully enhanced the activity and a NaBH4 solution at OH-/Au = 4.5 is effective. The acidity of catalysts after wet treatment turns to neutral or slightly basic. DRIFTS analysis indicates that CO adsorbed on redued Au sites.
The catalyst after 773K HTR is further treated by excess basic solution, the activity is significantly improved and catalyst becomes slightly basic. The active catalyst after NH4OH wet treatment is further loaded with HCl or HNO3 by incipient-wetness impregnation, and the activity is suppressed. XANES analyses show that the white-line is higher after the addition of HCl or HNO3. It implies that Au has lower charge density after HCl or HNO3 addition. DRIFTS analysis indicates that the catalyst with HCl or HNO3 has a blue shift in CO absorbed on the support. These results suggest that surface acidity affect the charge density of Au which consequently affect the CO oxidation activity. The effect of residual Cl may be related to this surface acidity effect.
摘要 i
Abstract II
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 X
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究目的與方法 6
第二章 實驗方法 8
2.1 實驗藥品與氣體 8
2.2 實驗裝置與儀器 8
2.3 觸媒的製備 11
2.3.1 Support的前處理 11
2.3.2 初濕含浸法製備觸媒 11
2.3.3 添加HCl的觸媒製備 11
2.4 觸媒的前處理 12
2.5 反應測試 12
2.6 反應活性的分析方法 13
2.7 觸媒的特性分析 14
2.8 表面紅外光譜儀分析 15
2.8.1 設備與操作參數 15
2.8.2 實驗步驟 15
2.8.3 數據分析 16
第三章 結果與討論 17
3.1 含浸法製備Au/γ-Al2O3觸媒的活性提升測試 17
3.1.1 高溫氫氣還原處理對Au/γ-Al2O3觸媒活性的影響 17
3.1.2 濕式鹼處理處理對含浸法含浸法Au/γ-Al2O3觸媒活性的影響 23
3.2 鹼處理對還原後含浸法Au/γ-Al2O3觸媒的影響 32
3.2.1 鹼處理對還原後含浸法Au/γ-Al2O3觸媒的活性探討 32
3.2.2 鹼處理對還原後含浸法Au/γ-Al2O3觸媒的特性分析 33
3.2.2.1 XRD分析 33
3.2.2.2 DRIFTS 分析 40
3.3 酸添加對鹼處理後含浸法Au/γ-Al2O3觸媒的影響 41
3.3.1 添加HCl對鹼處理後含浸觸媒活性的影響 41
3.3.2 添加HCl對觸媒特性的探討 46
3.3.2.1 XRD與TEM分析 46
3.3.2.2 XAFS分析 47
3.3.2.3 DRIFTS分析 47
3.3.3 加HNO3對觸媒活性的影響 60
3.3.4 加HNO3對觸媒特性的探討 60
3.3.4.1 XRD和TEM分析 60
3.3.4.2 XAFS分析 61
3.3.4.3 DRIFTS分析 61
3.4 擔體表面酸鹼性對金觸媒活性的探討 62
第四章 結論 73
參考文獻 75
附錄A. 文獻有關CO IR光譜位置整理 79
A.1 CO、CO2吸附之IR光譜位置 79
A.2 carbonate-like吸附之IR光譜位置 81
A.3 Hydroxide 吸附之IR光譜位置 83
附錄B. Diffuse Reflectance Infrared-Fourier Transform Spectroscopy (DRIFTS) 84
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