论文部分内容阅读
过渡金属硅化物是一类具有特殊物理和化学性质的化合物,具有高熔点、低电阻率、较好的传热性以及优异的耐高温、耐氧化、耐腐蚀等性能。其作为一种催化新材料在催化领域也有相关报道,越来越引起人们的重视。因此,选控性合成高比表面的过渡金属硅化物已成为化学研究者关注的热点。本文采用直接硅化法成功的制备出了FeSi2催化新材料。并采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、N2物理吸附、光电子能谱(XPS)、程序升温还原(TPR)、穆斯堡尔谱(Mossbauer spectroscopy)和超导量子干涉仪(SQUID)等分析和表征手段对FeSi2的物理特性、表面化学结构和磁学性能进行表征,考察了其在二苯并噻吩(DBT)加氢脱硫反应中的催化活性,并进一步探索了对FeSi2-540(硅化温度为540℃时制备的FeSi2)样品进行热处理时,样品中晶相的转变。结果表明：(1)以SiH4为硅源,Fe203为前体,采用直接硅化法在不同硅化温度下成功制备出了FeSi2催化材料、XRD、TEM、XPS、Mossbauer等表征结果证明了FeSi2的形成：TEM和XPS结果表明当样品暴露在空气中时,样品表面会形成一薄层的Si02,该层Si02具有抗氧化、抗腐蚀性,可以起到保护内核的作用,并且该层Si02可以用稀释的HF刻蚀除去；SQUID结果显示,随着硅化温度的升高,由于硅原子的掺入,饱和磁场强度、剩余磁场强度、矫顽力显著下降,铁磁性由于Fe含量减少、FeSi2含量的增加而逐渐降低。这种直接硅化法也可以用来合成具有核壳结构的CoxSi@SiO2和NixSi@SiO2o(2)为了考察过渡金属硅化物在加氢脱硫反应中的催化活性,我们以DBT加氢脱硫反应为模型反应,分别采用不同硅化温度下制备的FeSi2-T以及Fe做催化剂,考察了它们在加氢脱硫反应中的催化活性。结果表明,FeSi2-T在加氢脱硫反应中表现出优异的催化活性、稳定性和抗硫性,并且其催化活性明显优于Fe催化剂。(3)分别在Ar和H2气氛下,采用热处理的方法对未暴露在空气中的和暴露在空气中的FeSi2-540样品进行焙烧,结果表明,暴露在空气中的FeSi2-540在H2中高温焙烧后,没有发生晶相转变,这是由于样品被空气中的O2氧化表面生成了一薄层SiO2, SiO2起到了保护内核的作用；未暴露在空气中的FeSi2-540样品在Ar和H2中焙烧后,发生晶相转变,生成了FeSi和Fe3Si,并且样品中晶相的转变受热处理温度和时间的影响。热处理过程是扩散控制的过程,如果能更精确的控制热处理的温度和时间,将有可能系统的合成具有不同Fe/Si的FexSi材料。