火焰合成Cu基催化剂在甲烷催化燃烧中的烧结行为

在高温催化燃烧中烧结对催化剂的活性影响巨大,而火焰合成的纳米催化剂的烧结行为鲜有研究.通过火焰喷雾热解合成了以TiO2、ZrO2、SiO2为载体的一系列Cu基负载型纳米催化剂,并将所合成的纳米颗粒用于低浓度CH4催化燃烧以评价其性能.对比反应前后催化剂的BET、XRD及TEM表征,研究了不同催化剂材料在高温催化过程中晶相转变与烧结之间的竞争关系,并发现了CuO-ZrO2的表面扩散主导以及CuO-TiO2的晶界扩散主导的烧结机制.从催化燃烧测试分析发现,CuO-ZrO2在600℃对甲烷的催化转化率达到了90%,CuO-TiO2由于其抗烧结性能较差在800℃才达到88%转化率,而CuO-SiO2反应性最差,在600℃只有30%转化率.结果表明,ZrO2负载型Cu基纳米催化剂活性较高兼具抗烧结性能.