主题：【第九届原创】Ni/α-SiC、Ni/α-SiC-C-T催化剂的制备

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发表于：2016/09/30 21:09:29 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

1 催化剂制备
1.1 α-SiC-C载体的制备

首先称取0.8 g商业化α-SiC（粉末，粒径2 μm，比表面积9-11 m²/g）放置于石英管（内径22 mm）中，然后将其放置在管式炉中进行高温碳化。首先在50 ml/min的氩气吹扫气氛中，以10 °C/min的升温速率将管式炉由室温升至800 °C，此时切换三通球阀，由氩气（50 ml/min）将四氯化碳溶液鼓泡通入石英管，在800 °C的温度下保持X h（X=0.75、1、2、3）后，在氩气气氛中自然冷却至室温，然后收集样品，记样品为α-SiC-C-X。
将样品α-SiC-C-X置于坩埚中，再将坩埚放入马弗炉中，10 °C/min的升温速率将其由室温升至400 °C，在400 °C的温度下维持5 h，自然冷却至室温后，收集样品，即可作为催化剂载体。
1.2 Ni/α-SiC、Ni/α-SiC-C-T催化剂的制备
以Ni(NO₃)₂·6H₂O为前驱体，滴加去离子水使其溶解，将α-SiC、α-SiC-C-X分别作为载体加入Ni(NO₃)₂·6H₂O溶液中，采用浸渍的方法制备催化剂。其中活性组分Ni的理论质量含量为10%，w(Ni)%=m(Ni)/。
例如Ni/α-SiC-C-1催化剂的制备：称取0.5946 g Ni(NO₃)₂·6H₂O置于50 ml烧杯中，滴加0.4593 g去离子水，同时用玻璃棒搅拌使其完全溶解，再称取1.08 g α-SiC-C-1加入Ni(NO₃)₂·6H₂O溶液中，用玻璃棒不断搅拌30 min。
浸渍后的催化剂室温下静置12 h，再经过110 °C干燥12 h，500 °C焙烧4 h，压片，过筛，最后收集40-60目的催化剂备用。
2 催化剂表征
2.1 扫描电子显微镜测试（SEM）

分别将煅烧前后的二氧化硅复合纤维放于日立公司的Hitachi S-4800（5 kV,真空度<10^-3Pa）扫描电子显微镜下观察其表面形貌。

图3-1 常规碳化硅材料的SEM图

图3-2 对常规碳化硅材料碳化1h后的SiC-C-1h的 SEM图

图3-1和图3-2分别为常规碳化硅（SiC）材料和碳化1h后得到的SiC-C复合材料的SEM图。通过扫描电镜观察二者的形貌，如SEM图所示，对比SiC和SiC-C，我们发现SiC-C基本保持了SiC初始的宏观形貌，粒径在2 μm左右，但表面变得很粗糙。由高分辨扫描电镜图可见，SiC的表面非常光滑，而SiC-C的表面碳层为褶皱形貌。说明经过碳化作用，在碳化硅载体的表面生成了一层碳，即形成了SiC-C复合物。通过BET分析，催化剂的比表面积从从6.3m²/g增大为170.7m²/g，由此我们可以知道，正是这层碳与SiC的相互作用使得其比表面积得到了显著的增加。这也与两种催化剂的活性对比结果相符。
2.2 透射电子显微镜测试（TEM）

先将需测试的样品用无水乙醇溶解并用超声分散，再滴1-2滴悬浮液于铜片上。然后将铜片放于日立公司的Tecnai G2 F30透射电子显微镜（TEM）上进行观察，调到需要的放大倍数，记录合适清晰的TEM图。
2.3 程序升温还原（H₂-TPR）

H₂-TPR测试是在装有热导池检测器（TCD）的热电子TPD/R/O 1100系列的催化表面分析仪上进行的。约0.1 g的样品在30 ml/min的He气氛中10 °C/min由室温升至200 °C，200 °C维持1 h去除催化剂表面物理吸附的杂质。随后催化剂的温度降至50 °C，通入30 ml/min的10%H₂/Ar混合气，以10 °C/min的升温速率由50 °C升至1000 °C进行H₂-TPR实验，TCD在线检测H₂的消耗量。