文档介绍：致谢
师从童敏明教授已经第七个年头了,从导师身上学到的不仅是专门的知识, 还有更多的经验和感受。首先感谢导师在学业上的悉心指导和鼓励,从论文题目的写法,到正文的结构内容,甚至参考文献的写法,都一一教导,倾注了很多心血。导师学识渊博、诲人不倦,使我得到深深的启迪;导师给我提供了许多机会, 使我开阔了眼界,锻炼了能力;特别是导师在科学上的创新求实、高瞻远瞩、学识渊博、为事业忘我拼搏的崇高敬业精神更是我们永远的楷模。在课题研究中, 还得到了实验室许多老师和同学的帮助,他们是唐守峰副教授、董海波副教授、肖建于博士、魏明生博士,研究生牛牧,刘永春、梁良,王晶晶,邓玉娇等。
感谢远在加拿大安大略理工大学的张丹教授,高振博士、迟忠哲博士,以及室友方敏。
我要特别感谢亲爱的家人们,我的求学和研究工作离不开他们对我追求事业的理解和在生活上的关怀和全力支持。
最后谨向关心、帮助我的所有老师、同学和朋友表示衷心的感谢!
王莹 2012 年于信电学院
摘 要
催化燃烧式***传感器是监测矿井***关键的器件,其性能的提高对矿井建设和生产的安全可靠性具有重要的意义。影响催化燃烧型***传感器性能的关键是制备催化元件的关键工艺。现有的催化燃烧式***传感器在工作时,高温的催化条件和严苛的工作环境容易导致催化元件中 Al2O3 载体颗粒和贵金属活性组分的烧结、比表面积的减小。***气体中含硫气体对***传感器的毒化,水汽对***传感器的影响,也会极大的影响催化元件的稳定性和灵敏度,造成了***传感器调校周期短以及寿命短等问题。
为了改进***传感器催化元件的性能,本论文在催化元件传统制备工艺的基础上,对催化元件新的的制备材料和方法进行了探讨。论文将纳米材料引入催化元件的载体制备,将辉光放电冷等离子体工艺引入催化传感器的制备工艺,并研究了 Pd-Pt 双金属活性组分对催化传感器催化元件的影响,研究了稀土催化助剂 Ce/Zr 对催化元件性能的影响,通过各种制备工艺和材料工艺对催化元件影响的研究,为催化元件的工艺改进提供依据,从而达到改进催化元件性能的目的。
首先在传统制备工艺基础上对催化元件的载体制备工艺方法进行改进。提出利用溶胶-凝胶法制备成载体纳米 Al2O3,并对催化元件制备过程中影响输出性能的因素进行了分析和优化。实验表明,利用纳米载体可明显提高催化元件的低温活性和稳定性。催化元件制备条件的优化,也可在一定程度上提高催化元件性能。在利用纳米制备工艺改进的基础上,采用辉光放电冷等离子体的新方法,通过“外冷内热”的效应,对催化元件表面贵金属进行低温还原&焙烧。结果分析证明,利用等离子体的制备工艺改进对催化元件表面活性组分的分散性有很好的促进作用,能够明显降低催化燃烧反应的温度 30-50°C,提高了催化元件的活性。
在制备工艺改进的基础上更进一步,利用组分的掺杂改性对催化元件的制备
工艺进行改进,利用高稳定性贵金属 Pt 对催化元件活性组分 Pd 进行掺杂,通过 Pd-Pt 的合金效应阻止贵金属之间的烧结,提高贵金属在催化元件表面的分布。实验证明能够提升催化元件的低温活性及抗硫性能,也在一定程度上提高了反应的稳定性,并指出了 Pd:Pt=2:1 的组分可得到优化的性能。而改变载体的组分, 利用高储氧性稀土助催化剂 Ce,Zr 对氧化铝进行掺杂制备成 Ce-Zr-Al 载体。利