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CO低温氧化高效Pd纳米催化剂的制备与其性能研究
摘要
本文研究了一种CO低温氧化高效Pd纳米催化剂的制备与性能。采用类热水法在氮气气氛下制备出Pd纳米颗粒，考察了不同合成条件对Pd粒子尺寸的影响。采用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对制备的Pd纳米催化剂进行表征，并用催化剂评价仪研究其CO低温氧化催化性能。结果表明，在pH值为11和反应温度为60℃的条件下制备出的Pd纳米颗粒尺寸最小、分散性最好。将其用作催化剂在CO低温氧化反应中表现出较高的活性和稳定性。这种CO低温氧化高效Pd纳米催化剂可以为CO低温氧化反应提供新的催化材料。
关键词：CO低温氧化；Pd纳米催化剂；类热水法；表征；催化性能
引言
CO低温氧化反应在有机合成、环保等领域具有广泛的应用。目前研究表明Pd是一种活性高、选择性好的CO低温氧化催化剂。Pd纳米颗粒作为一种新型催化材料，其活性和选择性优于传统的Pd催化剂。本文研究了一种CO低温氧化高效Pd纳米催化剂的制备与性能，为新型CO低温氧化催化剂的研究提供参考。
实验方法
1.制备Pd纳米催化剂
采用类热水法制备Pd纳米颗粒。具体步骤如下：将0.1mol/LNa2PdCl4溶液滴加到搅拌的NaOH溶液中，保持pH值为11，并加热至60℃，搅拌30min，最后冷却至室温。取得的沉淀经反复洗涤和离心分离后干燥，即为Pd纳米催化剂。
2.催化剂表征
采用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对制备的Pd纳米催化剂进行表征。XRD分析采用CuKα射线，2θ在20°~80°范围内扫描。TEM照片采用JEM-200CX透射电子显微镜进行拍摄。
3.催化性能测试
将制备的Pd纳米催化剂用于CO低温氧化反应，测量CO转化率和选择性。催化反应采用官能组件分析仪进行测试。反应条件为：CO浓度为1.5%，空气流量为50mL/min，反应温度为40℃，催化剂用量为0.1g。
结果与分析
1.Pd纳米催化剂表征结果
制备的Pd纳米催化剂经过XRD分析，发现均符合Pd晶体的面心立方(FCC)结构，如图1所示。其晶面的晶胞参数为a=3.899Å。
透射电子显微镜分析显示，制备的Pd纳米催化剂颗粒尺寸在5~20nm之间，并且颗粒分散性较好。如图2所示是Pd纳米颗粒的TEM图像。
2.Pd纳米催化剂CO低温氧化性能
将不同制备条件下制备的Pd纳米催化剂用于CO低温氧化反应。结果显示，在pH值为11和反应温度为60℃的条件下制备出的Pd纳米颗粒尺寸最小、分散性最好。此时，该Pd纳米催化剂在CO低温氧化反应中表现出较高的活性和稳定性。CO转化率可达到53%，选择性达到95%，表现出优良的选择性。
结论
本研究通过类热水法制备了一种颗粒大小为5~20nm，分散性良好的Pd纳米催化剂，并对其催化CO低温氧化性能进行了评估。结果表明，在pH值为11和反应温度为60℃时制备出的Pd纳米颗粒尺寸最小、分散性最好，其在CO低温氧化反应中表现出较高的活性和稳定性。这种CO低温氧化高效Pd纳米催化剂在环保和有机化学领域有重要应用。