Синтез, морфология и свойства ZnO/MgO катализаторов с контролируемым размером наночастиц оксида цинка

Abstract

Предложена методика приготовления твердофазных систем ZnO/MgO с контролируемым размером наночастиц ZnO путем нанесения их из коллоидного раствора на носитель. Показана возможность варьирования размера нанесенных частиц ZnO (3—7 нм) путем изменения условий их синтеза: концентрации реагентов, времени и температуры вызревания наночастиц в коллоидном растворе, pH реакционной смеси. Методами электронной спектроскопии и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) исследована морфология композитов, содержащих наночастицы оксида цинка. Каталитические свойства твердофазных систем ZnO/MgO исследовали в реакции окисления монооксида углерода. Обнаружено, что при увеличении размера наночастиц ZnO наблюдается немонотонное изменение их каталитической активности. Наибольшей активностью обладают ZnO/MgO катализаторы, содержащие наночастицы оксида цинка со средним радиусом около 2,20 нм.

Запропоновано методику приготування твердофазних систем ZnO/MgO з контрольованим розміром наночастинок ZnO шляхом нанесення їх з кольоїдного розчину на носій. Показано можливість варіювання розміру нанесених частинок ZnО (3—7 нм) зміною умов їх синтези: концентрації реаґентів, часу і температури визрівання наночастинок у кольоїдному розчині, pH реакційної суміші. Методами електронної спектроскопії та просвітної електронної мікроскопії (ПЕМ) досліджено морфологію композитів, що містять наночастинки оксиду цинку. Каталітичні властивості твердофазних систем ZnO/MgO досліджено в реакції окиснення монооксиду вуглецю. Виявлено, що при збільшенні розміру наночастинок ZnO спостерігається немонотонна зміна їх каталітичної активности. Найбільшу активність мають ZnO/MgO каталізатори із вмістом наночастинок оксиду цинку, середній радіюс яких становить приблизно 2,20 нм.

The procedure of preparation of ZnO/MgO solid-phase systems with the controllable size of ZnO nanoparticles by their deposition from colloidal solutionon carrier material is proposed. A possibility is demonstrated to govern the size of deposited ZnO nanoparticles from 3 nm to 7 nm varying the conditions of their synthesis (reagent concentrations, temperature and time of ageing in colloidal solution, pH value of reacting mixture). The morphology of ZnO nanoparticles containing composites is investigated by electron spectroscopy and transmission electron microscopy (TEM). The catalytic properties of ZnO/MgO solid-phase systems are tested in CO oxidation reaction. As revealed, the increase in ZnO-nanoparticles’ size leads to nonmonotonic change of their catalytic activity. The maximum activity is observed on ZnO/MgO catalysts containing ZnO particles with an average radius of about 2.20 nm.