DOI:10.1016/j.jhazmat.2020.124695

通过多流体同轴静电纺丝法制备了一种一维（1D）核壳结构Co-Ce氧化物，并评估了该氧化物对丙烷（C3H8）完全氧化的催化性能。活性和形态学表征显示，以CeO2为核、Co3O4为壳的CeO2@Co3O4纳米纤维催化剂具有优异的氧化活性。在纤维外部生长的Co3O4可以与C3H8快速反应，而内部具有高储氧能力的CeO2则有助于提高氧化速率。此外，连续晶界为晶格氧提供了快速的传质通道，富氧空位有利于活性氧的迁移。原位漫反射红外傅里叶变换光谱（DRIFTs）证实，与使用单针静电纺丝方法制备的试样相比，CeO2@Co3O4催化剂具有更快的C3H8吸附速率和更好的氧化活性。此外，CeO2@Co3O4催化剂在300℃和400℃的温度下均显示出优异的热稳定性，并且对5vol％H2O和5vol％CO2具有较强的抵抗力。该策略为通过构建一维核壳金属氧化物催化氧化挥发性有机化合物以促进活性氧迁移的形态设计提供了一些新的见解。

图1.（A）（1）CeO2@Co3O4，（2）CeO2/Co3O4，（3）Co3O4和（4）CeO2上C3H8的转化率与反应温度的关系。CeO2@Co3O4上C3H8氧化的持续时间：（B）400℃下80h和（E）300℃下35h；400℃下，（C）5vol％H2O和（D）5vol％CO2和/或5vol％H2O对CeO2@Co3O4上C3H8转化率的影响；（F）300℃下，5vol％H2O和/或5vol％CO2对CeO2@Co3O4上C3H8转化率的影响。

图2.（A，B）CeO2@Co3O4，（C，D）CeO2/Co3O4，（E，F）Co3O4和（G，H）CeO2的SEM图像。

图3.在300℃下进行35小时长期活性测试（A）之前和（B）之后CeO2@Co3O4的SEM图像。

图4.（A）CeO2@Co3O4和（E）CeO2/Co3O4的TEM图像。（B，C）CeO2@Co3O4和（F，G）CeO2/Co3O4的HRTEM图像（红色圆圈：Co3O4相；白色圆圈：CeO2相；绿线：Co3O4和CeO2之间的晶界）；Co，Ce的元素映射图像以及（D）CeO2@Co3O4和（H）CeO2/Co3O4的重叠图像；（I）CeO2@Co3O4和CeO2/Co3O4的结构示意图。

图5.（1）CeO2@Co3O4，（2）CeO2/Co3O4，（3）Co3O4和（4）CeO2的XRD图。

图6.（1）CeO2@Co3O4，（2）CeO2/Co3O4，（3）Co3O4和（4）CeO2的拉曼光谱。

图7.（1）CeO2@Co3O4，（2）CeO2/Co3O4，（3）Co3O4和（4）CeO2的N2吸附-解吸等温线和BJH孔径分布。

图8.（1）CeO2@Co3O4，（2）CeO2/Co3O4，（3）Co3O4和（4）CeO2的（A）H2-TPR曲线，（B）O2-TPD曲线，（C）TG曲线和（D）NH3-TPD曲线。

图9.（1）CeO2@Co3O4，（2）CeO2/Co3O4，（3）Co3O4和（4）CeO2的C3H8-TPSR曲线。

图10.（1）CeO2@Co3O4和（2）CeO2/Co3O4的（A）Ce 3d，（B）Co 2p和（C）O 1s XPS曲线。

图11.（A）CeO2@Co3O4和（B）CeO2/Co3O4上C3H8吸附随时间变化的原位DRIFTs光谱。（C）CeO2@Co3O4和（D）CeO2/Co3O4上C3H8氧化随时间变化的原位DRIFTs光谱。