摘要
一氧化碳(CO)是大气中分布最广、含量最高的污染物之一，主要来源于化石燃料的不完全燃烧，其中汽车尾气排放约占80％。目前治理CO污染的主要方法是低温催化氧化反应，贵金属催化剂由于催化效率高、易于制备等特点被广泛采用;但同时存在易中毒、成本高等缺点。能替代贵金属的非贵金属氧化物催化剂正成为人们研究的焦点。其中，MnOx和CeO2受到广泛关注。 本文采用氧化-还原共沉淀法制备不同Mn∶Ce摩尔比的MnOx-CeO2复合型氧化物催化剂，考察了其CO氧化反应活性。研究发现，与单相锰基催化剂相比，复合型催化剂热稳定性大幅提高，且在水蒸气存在条件下催化剂结构稳定，并在低温(＜200℃)保持较高活性。通过程序升温技术(TPD、TPR和TPSR)、动态现场原位拉曼（operandoRaman）和原位散射漫反射红外（in situ DRIFTs）光谱技术等表征手段，我们发现MnOx-CeO2催化剂上存在三种不同的相结构，即:CeO2、无定型MnOx以及Mn-Ce固溶体相。我们认为Mn-Ce固溶体相为CO氧化反应的主要活性相。通过反应动力学与谱学信息，我们推断，不同温度区间CO氧化的反应机理:当T＜130℃时，反应通过直接途径(CO+O→CO2）和甲酸盐(HCOO)为中间体进行;当T＞130℃时，反应通过形成碳酸盐(CO32-)中间体途径进行。反应遵循Mars-van-Krevelen机理。MnOx-CeO2复合氧化物具有良好的催化性能和热稳定性，可成为替代贵金属催化剂的最佳选择之一。
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