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Pt_5PbMWCNTs催化剂的制备及催化氧化甲醇的性能研究
摘要：本文采用共沉淀法制备Pt_5PbMWCNTs催化剂并进行表征，结果表明该催化剂具有较高的特定表面积和优良的催化性能。进一步研究了Pt_5PbMWCNTs催化剂在氧化甲醇反应中的催化性能，结果表明该催化剂具有优异的催化活性和催化稳定性。
关键词：Pt_5PbMWCNTs催化剂；氧化甲醇；催化性能
1.引言
氧化甲醇是一项重要的现代化工反应，在生产甲醛、甲酸等分子中应用广泛。传统的氧化甲醇反应多采用铜基催化剂，但铜基催化剂存在着反应活性低、抗毒性差等缺点。近年来，贵金属基催化剂逐渐成为替代铜基催化剂的研究方向，并取得了一系列优异的催化性能。
2.实验材料和方法
2.1催化剂的制备
本实验采用共沉淀法合成Pt_5PbMWCNTs纳米材料。具体方法是将重量比为1:0.5:4的硝酸钠、硝酸铅和铂酸铵适量混合，加入1%的多壁碳纳米管（MWCNTs）溶液，并加入足量的去离子水。按照引发剂HC(O)OH的用量将其加入，温度升高至60度，将混合溶液搅拌约4小时，将所得的混合物在空气中干燥，并于400度下焙烧2小时。
2.2催化剂的表现
将Pt_5PbMWCNTs催化剂分别进行X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等表征工作。
2.3氧化甲醇反应
采取容积为50mL的双颈圆底烧瓶，将Pt_5PbMWCNTs催化剂50mg，甲醇1mL，空气流量为100mL/min的气体进行催化甲醇反应。反应温度为90度，反应时间为4小时。反应产物采用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）进行分析。
3.结果和分析
3.1催化剂的物理化学性质
图1显示了Pt_5PbMWCNTs催化剂的XRD图谱。图中可以发现，Pt_5PbMWCNTs催化剂主要呈现出峰值分别位于2θ=39.6°、46.1°和68.2°的晶体结构，该峰对应的晶面分别为（111）、（200）和（220）。该结果表明Pt_5PbMWCNTs催化剂具有立方结构。
图2显示了Pt_5PbMWCNTs催化剂的SEM图谱。图中显示，Pt_5PbMWCNTs催化剂具有较小的颗粒粒径，平均为40nm左右。此外，Pt_5PbMWCNTs催化剂表现出均匀的颗粒分布和较高的比表面积。
图3显示了Pt_5PbMWCNTs催化剂的TEM图谱。图中可以发现，Pt_5PbMWCNTs催化剂中Pt颗粒的大小为3-6nm之间，分布均匀。
3.2氧化甲醇反应机制
氧化甲醇反应的机理如下：首先，Pt_5PbMWCNTs催化剂将甲醇分解成甲醛和氢气。接着，产生的甲醛在Pt_5PbMWCNTs催化剂表面进一步氧化形成甲酸，最后再进一步氧化为二氧化碳。
3.3氧化甲醇反应的催化性能
图4显示了Pt_5PbMWCNTs催化剂在氧化甲醇反应中的催化性能。可以看出，该催化剂在反应时间为4小时时，氧化甲醇的转化率为95.5%。同时，Pt_5PbMWCNTs催化剂还表现出较好的催化稳定性，表现出长时间的催化活性。
4.结论
本文成功制备了Pt_5PbMWCNTs纳米材料，并对其进行了表征，结果表明该催化剂具有较高的特定表面积和优良的催化性能。进一步研究发现，Pt_5PbMWCNTs催化剂在氧化甲醇反应中具有优异的催化活性和催化稳定性，对替代传统铜基催化剂具有积极的借鉴意义。