CeO2催化CO2與甲醇合成碳酸二甲酯的晶面及價態(tài)效應(yīng)研究.pdf

1、二氧化碳和甲醇直接合成碳酸二甲酯反應(yīng)的原子經(jīng)濟(jì)性高，同時能夠緩解由過量CO2排放引起的環(huán)境問題，因此受到愈來愈多的關(guān)注。暴露不同晶面和價態(tài)比例不同的氧化鈰催化劑對于二氧化碳和甲醇反應(yīng)合成碳酸二甲酯表現(xiàn)出不同的活性，本文以原位紅外技術(shù)為主要手段研究了氧化鈰催化二氧化碳與甲醇合成碳酸二甲酯的晶面效應(yīng)和價態(tài)效應(yīng)。
　　利用水熱合成方法制備了具有不同形貌、暴露不同晶面的氧化鈰催化劑。納米棒(三種晶面均暴露)、納米立方體({100}晶面為主

2、)和納米八面體({111}晶面為主)。不同形貌的氧化鈰在催化二氧化碳與甲醇直接合成碳酸二甲酯的反應(yīng)中表現(xiàn)出不同的催化活性：納米棒氧化鈰最高、八面體氧化鈰次之、納米立方體氧化鈰最低。催化劑的XRD、HRTEM和二氧化碳、甲醇原位紅外吸附表征結(jié)果表明，氧化鈰表面羥基數(shù)量和形成的二氧化碳吸附形式與氧化鈰晶面密切相關(guān)，且對催化過程起到?jīng)Q定性作用。八面體氧化鈰表面因?yàn)閮H具有極少量的羥基而限制了其活化甲醇的能力，進(jìn)而影響其活性。在{110}和{11

3、1}晶面上形成的雙齒式碳酸鹽是唯一具有活性的二氧化碳吸附形式，它能與甲氧基反應(yīng)生成中間產(chǎn)物碳酸單甲酯。納米棒氧化鈰富含{110}和{111}晶面及表面羥基，能很好地活化甲醇和二氧化碳，因此具有最高的活性，而立方體氧化鈰主要暴露的{100}晶面由于不能形成雙齒式碳酸鹽因此幾乎不具有活性。
　　Ce4+和Ce3+在氧化鈰表面共存，通過有機(jī)溶劑分散，氨水沉淀并在不同溫度下焙燒實(shí)現(xiàn)氧化催化劑表面Ce4+和Ce3+比例的調(diào)變，進(jìn)而探究Ce4