auzro2模型催化剂界面及其热稳定性的光电子能谱研究word格式论文.docxVIP

摘要纳米尺寸的高分散负载型 Au 催化剂以其特有的催化活性和高选择性而被广 泛地研究。Au/ZrO2 作为催化剂时因其对催化 CO 氧化，水- 汽变换(water-gas shift, WGS)以及不饱和烃加氢等反应表现出独特的催化活性而引起人们广泛的研究兴 趣。迄今为止有关 Au/ZrO2 催化剂的研究主要集中在负载 Au 纳米颗粒的尺寸效 应、化学态、制备方法以及 ZrO2 的晶相结构上，这主要是因为它们对催化特性 有着重要的影响。然而，有关 Au/ZrO2 的界面特性和热稳定性的研究报道较少， 而这两者对于 ZrO2 担载的 Au 催化剂的催化性能以及寿命也至关重要的影响。 为了从原子分子水平上理解和认识 Au/ZrO2 界面相互作用以及催化剂的结构，本 论文主要利用同步辐射光电子发射谱(SRPES)、X 射线光电子能谱(XPS)和低能电 子衍射(LEED)对比研究了纳米尺寸的 Au 分别在有序 ZrO2(111)薄膜和接近实际 催化的多孔 ZrO2 薄膜上的生长、界面电子结构以及稳定性。其主要的研究结果 如下：1. 采用两种不同方法制备 ZrO2 薄膜，其一是利用接近实际催化剂制备的自旋 涂膜(Spin-coating)技术将乙醇锆(Zr(OC2H5)4)前驱态溶液旋涂在 SiO2/ Si 上， 然后 700℃煅烧 12 小时，扫描电镜(SEM)观测其表面形貌为海绵状多孔纳米 结构。另一种方法是在超高真空中在 Pt(111)单晶表面上 1×10-6 Torr 氧气氛围 下外延生长有序 ZrO2(111)薄膜，低能电子衍射仪(LEED)展示出(1×1)和(2×2) 共存的衍射斑点结构。2.利用光电子能谱研究 Au 在具有两种不同表面结构的 ZrO2 薄膜上的生长， Au/ZrO2 界面相互作用。结果表明,室温下沉积 Au 在有序的 ZrO2(111)薄膜上， 当覆盖度小于 0.1 ML 时，Au 以二维(2D)形式生长，随后 Au 的生长呈现的 是三维(3D)岛状生长模式，岛密度约为 1.4x1012/cm2。初始沉积的 Au 原子可 能以 Auδ-的形式存在。相同覆盖度下，Au 在多孔 ZrO2 薄膜上比在 ZrO2(111) 上易形成的较小的纳米颗粒，另外，Au 与两种结构的 ZrO2 均表现出较弱的 界面相互作用。3.Au在两种不同Zr O2表面上的热稳定性实验表明，在两种Zr O2表面上，当表面 温度升高到900 K时，Au颗粒均能在表面上聚集长大（即烧结），但在多孔 ZrO2表面上Au的热稳定性比在ZrO2(111)表面上要高。当退火温度高达1100 K 时，Au在ZrO2(111)表面上已经完全脱附，而在多孔表面上却没有完全脱附。 增强的热稳定性可归因于Au与表面缺陷的强烈相互作用。另外，孔结构对 Au颗粒迁移和扩散有抑制作用，也增强了Au在多孔表面上的热稳定性。关键词： AuZrO2SRPESXPSLEEDSEMspin-coating孔结构 生长模式热稳定性界面相互作用ABSTRACTHighly dispersed supported-Au nanocatalysts have been extensively studied for their unique catalytic activity and high selectivity. Au/ZrO2 is of significant interest asactive catalysts in many catalytic reactions such as CO oxidation，water gas shift(WGS) reaction and selective hydrogenation of unsaturated compounds. To date, most of studies have been focused on the nanosize effect, the chemical state of gold, the preparation method, and zirconia crystal phase because of there extremely importance in determining the catalytic performance. However, only a few reports are addressed on the interfacial properties and thermal stability investigations of Au/zirconia. In order to understand interface interaction and cat